场效应管是在三极管的基础上而开发出来的。三极管通过电流的大小控制输出,输入要消耗功率。场效应管是通过输入电压控制输出,不消耗功率。就其性能而言,场效应管要明显优于普通三极管,不管是频率还是散热要求,只要电路设计合理,采用场效应管会明显提升整体性能。两者对比如下表。
三极管与场效应管对比表
序号 | 项目 | 三极管 | 场效应管 | 比较结果 |
1 | 电极 | 基极b、发射极e、集电极c | G极、源极S、漏极D | 电极作用相似,即基极-栅极都是控制极,发射极对应源极,集电极对应漏极,都是被控电极。 |
2 | 控制类型 | 电流控制型 | 电压控制型 | |
3 | 阻抗 | 输入阻抗较低,在几百欧姆-几千欧姆之间 | 输入阻抗极高,达到兆欧以上 | 三级管电路对前级电路影响较大,阻抗不匹配时几乎不能工作 |
4 | 载流子 | 两种载流子参加导电,即少子与多子,属于双极性器件 | 一种载流子参加导电,属于单极性器件 | |
5 | 稳定性 | 少子参与导电,容易受到温度的影响,噪声高 | 多子导电,热稳定性好,噪声小 |
场效应管制造工艺简单,容易集成、功耗低、体积小、安全工作区域广; 大规模、超大规模集成电路均大多由场效应管制作 |
6 | 分类 | PNP和NPN |
按导电沟道分n型和p型; 按原理结构分结型场效应管JFET和绝缘栅场效应管MOSFET; 又分增强型、耗尽型 |
|
7 | 特性曲线 | 截止区、放大区、饱和区、击穿区 | 截止区、放大区、可变电阻区、击穿区 | |
8 | 放大能力 | 电流放大倍数β | 跨导gm | 跨导gm较小,放大能力差 |
9 | 灵活性 | e、c不能互换 | 特定条件S、D可互换 | |
10 | 接法 | 共射、共基、共集 | 共源、共栅、共漏 | 二者对应 |
11 | 偏置 | 偏置电流 | 偏置电压 | |
12 | 注意 | 焊接过程中防止温度过高,没有静电影响问题 | 感应静电容易击穿管子,要求对栅极和源极放电 | |
13 | 电容 | 极间电容较大 | 极间电容较低 | 场效应管输入电阻极高,耦合电容较小 |
14 | 其它 | 功耗较高,但较便宜 | 功耗较低 | 可以作为可变电阻、开关器件 |
综上,在只允许从信号源取较少(高输出阻抗)电流的情况下,选用场效应管,达到阻抗匹配目的,适用于低噪高输入电阻的前置电路;在信号电压较低,允许取用电流的情况下,选用三极管。作为开关管,场效应管的效率较高,多用在大电流、高速开关电源上;在环境温度变化较大的场合应使用场效应管。
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