三极管和MOS管做开关用时的区别
三极管和MOS管做开关用时的区别
在电子工程领域，三极管和MOS管是两种常见的开关元件。它们在控制方式、成本、功耗和驱动能力等方面存在显著差异。本文将详细对比这两种元件的特点，并解释它们在不同应用场景下的优劣。
三极管与MOS管的主要区别
- 控制方式：三极管采用电流控制，而MOS管属于电压控制。
- 成本问题：三极管相对便宜，MOS管则较为昂贵。
- 功耗问题：三极管的功耗较大。
- 驱动能力：MOS管常用于电源开关和大电流场合的开关电路。
应用场景分析
三极管因其价格低廉且使用方便，常用于数字电路的开关控制。而MOS管则更适合高频高速电路、大电流场合，以及对基极或漏极控制电流敏感的场景。在成本敏感的应用中，通常优先考虑使用三极管，只有在必要时才会选择MOS管。
三极管的工作原理
三极管通过载流子的运动来工作。以npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结会阻止多子的扩散运动，在pn结处感应出由发射区指向基区的静电场。当基极外加正电压且其电场强度超过内建电场时，基区的电子才能流向发射区，这个最小电压即为pn结的正向导通电压（通常认为是0.7V）。
在pn结两侧存在电荷的情况下，如果集电极-发射极加正电压，发射区的电子会在电场作用下向基区运动。由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与集电区附近的空穴复合。为了维持电荷平衡，集电区的电子在正电场作用下加速向集电极运动，而空穴则向pn结处运动，形成类似雪崩的过程。最终，集电极的电子通过电源回到发射极，完成电流的循环。
三极管与MOS管的恢复特性
当三极管作为开关管处于导通状态时，它处于饱和状态。如果此时三极管截止，pn结感应的电荷需要时间恢复到平衡状态。而MOS管没有这种恢复时间，因此更适合用作高速开关管。
进一步对比
控制方式：场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
载流子类型：场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
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。
工作条件：场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。
性能优势：场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。
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。