三极管和MOS管作为开关管时,如何选择?

三极管和 MOS 管常常被用作开关管,它们各自有着独特的特性和适用场景。那么,在实际应用中该如何选择呢?

一、控制方式与成本差异对比

  1. 控制方式:三极管是用电流控制的元件。以 npn 管射极跟随器为例,当基极加电压时,要超过 pn 结的正向导通电压(一般为 0.7v),基区的载流子(电子)才有可能从基区流向发射区,进而实现电流的导通。三极管工作时,两个 pn 结都会感应出电荷,当处于导通状态的三极管截止时,pn 结感应的电荷恢复到平衡状态需要时间。
    1. MOS 管属于电压控制元件。它没有三极管截止时电荷恢复平衡的时间,因此在开关速度上有一定优势,可用于高速开关管。
  2. 三极管价格相对便宜,使用起来较为方便,常用于数字电路的开关控制。
    1. MOS 管价格较贵。

二、功耗与驱动能力对比

  1. 三极管损耗较大。在工作过程中,电流通过三极管时会产生较多的能量损耗。
  2. MOS 管常被用于电源开关以及大电流地方的开关电路。它能够在较大电流的场合下稳定工作,具有较强的驱动能力。

三、应用场景考量

  1. 一般情况在低成本场合和普通应用中,通常会先考虑使用三极管。如果三极管无法满足电路要求,再考虑使用 MOS 管。
  2. 特殊需求MOS 管适用于高频高速电路,以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。例如,在一些对开关速度要求极高的电路中,MOS 管是更好的选择。它还能在很小电流和很低电压的条件下工作,且制造工艺方便将多个 MOS 管集成在一块硅片上,所以在大规模集成电路中应用广泛。
    1. 三极管则更适合在对成本敏感且对开关速度要求不高的场景中使用,比如一些简单的数字电路开关控制。

四、其他特性区别

  1. 载流子类型与器件类型场效应管是利用多数载流子导电,被称为单极型器件;而晶体管既利用多数载流子,也利用少数载流子导电,是双极型器件。
  2. 源极和漏极的灵活性有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。
  3. 输入阻抗和噪声特性场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,尤其用作整个电子设备的输入级时,可以获得一般晶体管很难达到的性能。
  4. 类型分类场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。而在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。

在实际的电路设计中,需要综合考虑以上各种因素,根据具体的电路需求和应用条件来合理选择三极管或 MOS 管作为开关管,以实现电路的最佳性能和成本效益的平衡。

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