“三極管”和“場效應管”有什麼不同?在電路中的作用分別是什麼?

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晶體管按照其工作電流中載流子(即能夠導電的微粒)的組成,可以分為單極型三極管和雙極型三極管兩種。由於各種場效應管的漏極電流只有一種載流子構成,不是空穴就是電子,故場效應管屬於單極型三極管,而像3DD15、9012這類三極管的集電極電流由電子和空穴兩種載流子構成,故它們屬於雙極型三極管。在電子電路中,若沒有特別說明,一般所說的三極管,皆指雙極型三極管。




三極管按導電極性可分為NPN型三極管和PNP型三極管兩種,像上圖中的9013就是常用的一種小功率NPN型三極管。三極管在電子電路中一般用於放大、振盪及電子開關。

譬如分立元件的擴音器電路中,一般採用三極管組成多級音頻放大器,將話筒輸出的微弱音頻信號放大到足夠的幅度,推動喇叭工作。在正弦波振盪器中,常選用三極管作為振盪管,來產生正弦波信號。在控制小功率直流電機的電路中,常選用三極管作為電子開關,通過控制三極管的導通與截止來控制直流電機的工作與否。


場效應管可分為結型場效應管和MOS場效應管兩種,像以前常用的3DJ6就屬於結型場效應管,而上圖中的2N7000就是一種小功率的N溝道MOS場效應管。場效應管若按導電溝道來分,又可以分為N溝道場效應管和P溝道場效應管兩種。

場效應管的電路符號與三極管不同,像上圖所示為MOS場效應管的電路符號,這種場效應管的三個引腳分別為柵極(G)、源極(S)、漏極(D),它們分別對應三極管的三個引腳基極、發射極、集電極。

場效應管與三極管相比,其特點是:①、輸入阻抗高,不論是結型場效應管還是MOS場效應管,其柵源兩極之間的輸入阻抗一般可達數十MΩ以上;②、場效應管的漏極電流只有一種載流子構成,受環境溫度及輻射的影響較小,其工作穩定性優於三極管。

場效應管在電路中可用於線性放大、恆流及電子開關。由於結型場效應管的噪聲較小,音頻放大電路中常選用這種管子作為低噪聲放大器,在小電流的恆流源電路中,也常選用結型場效應管來構成恆流源。在驅動大電流負載的電路中,常選用功率MOS場效應管作為電子開關來驅動負載工作。與三極管驅動電路相比,用場效應管構成的驅動電路只需從前級電路汲取很小的電流即可驅動大功率負載工作。


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三極管和場效應管樣子有點像,但功能有所不同

三極管和場效應管都是常見的電子元器件,雖然都有三個引腳,長得也有很像,但功能是不同的。三極管是電流控制型的器件,通過基極電流去控制集電極電流,實現電流、電壓信號放大或者驅動負載工作;場效應管是電壓控制器件,需要通過柵極(G)電壓來控制場效應的導通,實現場效應的導通和關斷。

三極管

三極管由兩個PN結組成,可以排列成NPN或者PNP的結構。有基極(B)、集電極(C)和發射極(E)三個引腳。它有三個工作區:截止區、放大區、飽和導通區。

NPN三極管:由基極(B)流進的控制電流Ib,控制由集電極(C)流進的電流Ic;

PNP三極管:由基極(B)流出的控制電流Ib,控制由集電極(C)流出的電流Ic;

三極管可以用於設計電壓、電流信號放大電路,Ic=β*Ib,β為三極管的放大倍數。

三極管也可以用於設計負載驅動電路,實現開關控制,比如控制蜂鳴器、LED、直流電機、繼電器等等。三極管導通後,集電極(C)和發射極(E)之間會有一定的壓降(0.2V~0.7V),當負載工作電流較大時,三極管發熱比較嚴重,所以三極管不適合驅動功率較大的負載。

場效應管

場效應管也是由P型和N型半導體組成。它也有三個引腳,分別是柵極(G)、漏極(D)、源極(S);

N溝道場效應管:漏極(D)、源極(S)都是連接在N型半導體上,而柵極(G)連接的金屬通過氧化物再與P型半導體襯底連接。當Vgs>0時場效應管開始導通,電流可以從漏極(D)源極(S),也可以從源極(S)漏極(D),當然Vgs要達到一定的開啟電壓才可以穩定的導通。

P溝道場效應管:漏極(D)、源極(S)都是連接在P型半導體上,而柵極(G)連接的金屬通過氧化物再與N型半導體襯底連接。當Vgs<0時場效應管開始導通,電流可以從漏極(D)源極(S),也可以從源極(S)漏極(D),當然Vgs要達到一定的開啟電壓才可以穩定的導通。
場效應管導通後內阻很小,一般只有幾毫歐到幾十毫歐,可以用於驅動功率較大的直流負載。三極管無法驅動的直流負載,我們都可以用場效應管來驅動。

當然場效應管也可以用於設計電流、電壓信號放大電路

效應管是電壓驅動型的器件,如果單片機的驅動電壓達不到門極開啟電壓的要求,可以加入三極管驅動,利用三極管集電極的電壓來控制效應管。


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三極管和場效應管是兩種完全不同的電子元器件,三極管可以用作信號放大也可應用作電子開關;而場效應管主要用作電子開關。下面分別介紹。

1 三極管的基本知識

三極管是流控型電子元器件,主要由三個電極,分別是發射極e、集電極c以及基極b。主要由N型半導體和P型半導體構成,從半導體結構上主要分為NPN三極管和PNP三極管。下圖是NPN三極管和PNP三極管的半導體構成以及電路符號。

三極管具有三個工作區分,分別為截止區、放大區以及線性區。根據工作區域的不同,三極管可以工作在放大區,起到對小信號的放大作用;也可以工作在截止和飽和區,起到電子開關的作用。三極管所構成的放大電路主要有三種類型

共基極放大電路共發射極放大電路以及共集電極放大電路。用作開關時,可以起到控制負載迴路通斷的作用,如用來控制繼電器、蜂鳴器等。三極管用作開關的電路如下圖所示。

2 場效應管的基本知識

場效應管是壓控型的電子元器件,主要分為JFET和MOSFET,具有三個電極,分別為柵極G、源極S以及漏極D。以MOSFET為例。

MOSFET可以分為NMOS和PMOS,MOS管的導通與否主要取決於VGS和Vth的狀態。對於NMOS而言,如果VGS>Vth則,NMOS導通;對於PMOS而言,如果VGS

MOS管雖然也有放大作用,但是很少用,主要用作電子開關,如當作功率開關用在迴路中控制負載的通斷。

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三極管(BJT)和場效應管在電子電路中是常見的器件,兩者有共同點也有很多不同點,下面我主要針對它們的不同點來談談我的看法。

我先從它們的控制原理來說明,三極管是一種電流型控制器件,也就是通過改變三極管基極的電流來控制集電極電流。用以“弱”控“強”的方法實現電流的放大作用,我們常常把三極管比作水龍頭的閥門,我們通過調節水龍頭的閥門來調節水流的大小,在三極管中,我們通過調節基極電流的大小來調節集電極的電流;而場效應管是一種電壓型控制器件,它是利用電場效應來控制電流大小的半導體器件。場效應管的漏極電流Id是受柵極電壓Ugs控制,因此我們可以把場效應管視為一個受柵源電壓Ugs控制的“可變電阻”。因此我們就明白了兩者的控制機理是不同的。

從它們的輸入阻抗來看三極管輸入阻抗小,場效應管輸入阻抗大。三極管輸入等效電阻一般在1千歐姆左右,而場效應管其輸入阻抗非常高,一般達到兆歐級別。因此在集成運放輸入端常常用場效應管來減少電源的負擔、而在放大電路輸出端常常採用三極管來提高帶負載的能力。

從兩者的電噪聲和頻率特性方面看,場效應管的噪聲係數比較小,一般適用於低噪聲放大器的前級;在頻率特性方面三極管的頻率特性要優於場效應管,在高頻電路中常常用的是三極管。另外還要加一句,場效應管的功率消耗要比三極管低的多,在一些低功耗產品中常常用到的是場效應管。

至於這兩種管子在電路中的作用我們可以這樣看,它們的共同之處是這兩種管子在電路中都可以作為放大作用,只不過場效應管所組成的放大電路的形式相對簡單一些。另外三極管還可以作為放大器、振盪器和變換器的作用;場效應管除了在大規模集成電路中使用外,還在開關和阻抗變換的功能。

以上就是我對這個問題的看法,希望朋友們參與討論這個問題!敬請關注電子及工控技術!


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