В чем разница между MOSFET и BJT (с точки зрения анализа цепей)?

Когда анализируют схемы с транзисторами в них, когда это имеет значение, являются ли они полевыми МОП-транзисторами или BJT?

transistors analysis

— Андрес Риофрио
источник

Ответ , который я написал для этого другого вопроса относится к этому вопросу: electronics.stackexchange.com/questions/14440/...

Основные отличия / грубые: МОП-транзисторы управляются напряжением и эффективно контролируют сопротивление двунаправленного резистивного канала. Нулевой ток (т. Е. 0 мощностей), необходимый для удержания НО, необходим значительный заряд для входа и выхода из затвора, чтобы изменять переходные процессы с таким высоким током в затворе. | BJT управляются током и управляют однонаправленным переходом, способность которого пропускать ток контролируется. Базы требуют тока, связанного с током коллектора, поэтому имеют статическую мощность, когда включены. В НЕКОТОРЫХ обстоятельствах использование внешнего привода и схемы обратной связи позволит заменить MOSFET и BJT.

— Рассел МакМахон

Возможный дубликат Когда использовать какой транзистор

— Олин Латроп

Ответы:

С точки зрения дизайна, основным и наиболее очевидным отличием является базовый ток: как сказал Рассел, биполярный является управляемым током, что означает, что ток, протекающий в коллектор, будет пропорционален току, протекающему в базе (и эмиттере) выведет сумму для KCL); вместо этого MOSFET имеет очень высокий импеданс затвора, и только подача напряжения выше порога активирует его.

Биполярный транзистор имеет довольно постоянный коэффициент усиления по току, , который дает линейный отклик, в то время как MOS имеет довольно сложный отклик (квадратичный с насыщением Vgs, в зависимости от Vgs и Vds в «линейном»). $h_{FE}$

С другой стороны, его фиксированного усиления может быть недостаточно для использования его в качестве переключателя, когда для включения сильноточной нагрузки используется маломощный вход: в этом случае может помочь конфигурация Дарлингтона (два каскадных BJT), но MOS не имеет этой проблемы, потому что его текущее усиление практически бесконечно (как мы уже говорили, нет тока затвора).

Еще один аспект, который может иметь значение, заключается в том, что MOS, контролируемая зарядом в Гейт, не любит, чтобы он был плавающим (не подключенным): в этом случае он подвержен шуму и приведет к непредсказуемому поведению (возможно, деструктивный). BJT, требующий базового тока, является более устойчивым в этом смысле.

Обычно BJT также имеют более низкий порог (около 0,7 В против 1+ В для MOS), но это очень зависит от устройства и не всегда применяется.

— клабаккио
источник

Я видел, как полевые МОП-транзисторы буквально потребляют огромное количество тока на затворе (вы игнорируете емкости затвора и производительность транзистора для более высоких рабочих частот) !! Это неверный ответ, если вы не упомянули модель, лежащую в основе транзистора ... в противном случае ваше объяснение будет звучать как набор правил, исходящих от тех, кто знает, где следуют эти транзисторы ... Перечислять все правила, которым следует транзистор, будет привести к множеству противоречий. Пожалуйста, обратитесь к модели, это говорит само за себя :)

— gmagno

@gmagno, мы могли бы говорить весь день о моделях, эффектах второго порядка и высоких частотах, температурной зависимости и эффектах коротких каналов; Я просто попытался дать ОП несколько советов о том, что ожидать при рассмотрении схемы с транзисторами. И есть некоторые вещи, которые модель не говорит, и которые, скорее всего, можно найти в таблицах данных. Я просто узнаю, сколько из того, что я предполагал из своих теоретических знаний, было неверным.

— Клабаккио

Я думаю, что справедливо и полезно описать, как идеальный MOSFET отличается от идеального BJT, и, поскольку идеальный MOSFET не имеет емкости затвора, он не потребляет ток затвора. С другой стороны, было бы также полезно упомянуть о качественных отличиях MOSFET и BJT от их идеальных моделей. Емкость затвора должна быть частью этого, как и тепловая реакция. BJT ведет себя лучше, когда они нагреваются, в то время как MOSFETs ведут себя хуже, что влияет на то, какие обстоятельства привели к термостабильности, а какие - к тепловому истощению.

— суперкат

@supercat Хорошо, я согласен с вами обоими, и я также думаю, что их лучше понять, зная, как они работают; Я говорю, что часто будет почти бесполезно знать уравнение IOS транзистора MOS, потому что оно содержит параметры, которых нет в техническом описании. Таким образом, его использование приведет к застреванию.

— Клабаккио

@clabacchio: я склонен думать о полевых МОП-транзисторах, как имеющие определенное напряжение затвора, ниже которого они «выключены», другое напряжение, выше которого они «включены» и будут проводить определенную минимальную величину тока (возможно, больше, если доступно) и диапазон напряжений между которыми они могут делать что хотят. Не очень детализированная модель, но модель, которая вполне соответствует действительности в определенных частях и которая достаточно для многих целей.

— суперкат

Количественная разница:

Это действительно зависит от типа цепи и уровней напряжения, с которыми вы имеете дело. Но, вообще говоря, транзистор (BJT или FET) является «сложным» компонентом (под комплексом я имею в виду, что это не резистор, конденсатор, индуктор или идеальный источник напряжения / тока), что означает с точки зрения схемы анализа с точки зрения того, что вы должны сначала выбрать правильную модель для транзистора, т.е. схему, состоящую из не «сложных» компонентов, которые представляют поведение транзистора (google для модели Hybrid-pi), чтобы проанализировать его. Теперь, если вы посмотрите на модели BJT и MOSFET, вы сможете их количественно сравнить и понять различия. Выбор правильной модели зависит от различных факторов, а именно:

точность
сложность
если это для малого или большого сигнала

(Просто назвать несколько)

Качественная разница:

Проверьте некоторые сообщения о транзисторах здесь на форуме (например, David Kessner's)

— gmagno
источник

Извините, но это не отвечает на вопрос, это просто абстрактный и каким-то философским способом решения проблемы. Просто говорить о базовом токе было бы лучше.

— Клабаккио

Разговор о базовом токе будет недооценивать вопрос. Обычно я пытаюсь помочь с концепциями вместо того, чтобы ограничивать свой ответ очевидным и тем, что обычно слышно на уроках.

— gmagno

При анализе схемы это будет иметь значение, потому что электрическая эквивалентная модель BJT отличается от FET, потому что, как они говорят до того, как характеристика BJT не похожа на FET.

Как видно из этой картинки эквивалентная модель FET

И это связано с огромным входным резистором FET.

Кстати, если мы используем неблагоприятную конфигурацию, входной резистор может стать меньше, чем то, что происходит, когда мы используем общий затвор или общую базу.

— Яхья Тавиль
источник