三极管与场效应管的区别与联系

晶体三极管

临界饱和临界放大：UBE=UCE

截止区：UBE≤UON,UCE≥UBE

放大区：UBE＞UON,UCE≥UBE

饱和区：UBE＞UON,UCE＜UBE

当IB=0时, IC→0 ,称为三极管处于截止状态，相当于开关断开；

当IB>0时, IB会有轻微的变化IC以上几十甚至几百倍的放大表现出来；

当IB很大时，IC变得很大，不能继续随IB三极管失去了放大功能，表现为开关导通。

三极管核心功能：

放大功能：小电流微量变化，大电流放大。

开关功能：用小电流控制大电流的通断。

三极管放大功能

IC =β* IB（其中β≈10~400）

例:当基极通电流IB=50μA时，集极电流：

IC=βIB=120*50μA=6000μA

微弱变化的电信号通过三极管放大成波幅较大的电信号，如下图所示：

因此，三极管放大信号波幅，三极管不能放大系统的能量。

它能放大多少取决于三极管的放大倍数β值

首先β由三极管的材料和工艺结构决定：

如硅三极管β常用范围为：30~200

锗三极管β常用范围为：30~100

β值越大，漏电流越大，β三极管性能不稳定，值过大。

其次β受信号频率和电流大小的影响：

信号频率在一定范围内，β当频率超过一定值时，值接近一常数，β值将显著降低。

β值随集电极电流IC变化而变化，IC为mA级别时β值较小。一般来说，小功率管的放大倍数大于大功率管。

温度对三极管的所有参数影响最大，其中对以下三个参数影响最大。

(1)放大倍数β的影响：

输入基极电流IB在不变的情况下，集极电流IC会因温度升高而急剧增加。

(2)反向饱和电流(漏电流)ICEO的影响：

ICEO是由少数载流子漂移运动形成的，它与环境温度关系很大，ICEO随着温度的升高，它会急剧增加。温度上升10℃，ICEO加倍。

虽然硅管在室温下的漏电流ICEO很小，但温度升高后，漏电流会高达几百微安。

(3)发射结电压UBE的影响：

温度上升1℃，UBE将下降约2.2mV。

温度上升，β、IC将增大，UCE在设计电路时，应采取远离热源、散热等相应措施，克服温度对三极管性能的影响。

一般：锗管为PNP型，硅管为NPN型

复合管

复合管的组成原则：

1.在正确的外加电压下，每根管道的各级电流都有合适的通道，并在放大区或恒流区工作；

2.为实现电流放大，第一管的集电极(漏极)或发射级(源级)电流应作为第二管的基极电流；

3.三极管与场效应管联合使用时，场效应管的栅极电阻无限大，前端无输出电流，不符合要求。

在电子电路中，放大对象是变化，放大的本质是通过有源元件（晶体管或场效应管）控制和转换直流电源的能量，使负载从电源中获得的输出信号能量远大于信号源向放大电路提供的能量。晶体管放大电路有三种连接方式：共射、共集和共基，场效应管有共源和共漏连接方式（对应于晶体管放大电路共射和共集连接方式）。以下三个主要性能(放大倍数)A、输入电阻Ri、输出电阻Ro）比较晶体管的三种基本接法。

基本共射放大电路、交流通道、等效电路

放大倍数：A=Uo/Ui=-βRc/rbe;

输入电阻：Ri=Rb//rbe;

输入电阻：Ro=Rc;

基本共集放大电路：交流通道、等效电路

放大倍数：A=Uo/Ui=IeRe/[Ib(Rb rbe) (1 β)IbRe]；

输入电阻：Ri=Ui/Ii=Ui/Ib=[Ib(Rb rbe) IeRe]/Ib=Rb rbe (1 β)Re；

输出电阻：Ro=Re//[(Rb rbe)/(1 β)]；

基本共基放大电路：交流通道、等效电路

放大倍数：A=Uo/Ui=Ic*Rc/(Ie*Re Ib*rbe)=βRc/[rbe (1 β)Re]；

输入电阻：Ri=Ui/Ii=Ui/Ie=(Ie*Re Ib*rbe)/Ie=Re rbe/(1 β)；

输出电阻：Ro=Rc；

三极管三种接法比较：

1.共射电路可以放大电流和电压。输入输出电阻在三种电路中，输出电阻大，频带窄。常用作低频电压放大电路的单元电路；

2.共集电路只能放大电流，不能放大电压。它是三种连接方法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路。它具有电压跟踪的特点，常用于电压放大电路的输入输出等级；

3、共基电路只能放大电压，不能放大电流，输出电阻小，电压放大倍数，输出电阻等于共射电路，是三种连接中高频特性最好的电路。通常用作宽频带放大电路。

三极管与MOS管区别

工作性质：三极管电流控制，MOS管属于电压控制.

成本问题：三极管便宜，mos管贵。

3.功耗问题:三极管损耗大。

4.驱动能力:mos管道常用于电源开关和大电流地方开关电路。

三极管便宜，使用方便，常用于数字电路开关控制。

MOS管道用于高频高速电路、大电流场合和对基极或漏极控制电流敏感的地方。

MOS由于格栅极电压在一定范围内的变化会导致源漏间导通电阻的变化，因此管道不仅可以做开关电路，还可以做模拟放大。

两者的主要区别是：

双极管是一种电流控制装置(通过较小的基极电流控制较大的集电极电流)，MOS管道为电压控制装置(通过栅极电压控制源泄漏导电阻)。

场效应管

g指向内为N沟道管

g指向外为P沟道管

栅极g，源极s，漏极d。

增强型-->>

耗尽型-->>

1) MOS管道是一种由改变电压来控制电流的装置，因此它是一种电压装置。

2) MOS管道输入特性为容性特性，因此输入阻抗极高。

绝缘格栅场效应管MOS管

N沟通增强耗尽型，P沟通增强耗尽型

但凡UGS为零时，漏极d电流也为零，属于增强型管子

但凡UGS为零时，漏极d电流不为零，属于耗尽管

VGS(th)——打开电压或阀门电压；

小信号放大用于恒流区，属于线性关系，开关控制用于可变电阻区。

夹断区UGS=小于开启电压UGS(th)泄漏极无电流，此时处于夹断区；

恒流区UGS>UGS(th)预夹断电压UDS>UGS-UGS(th)，此时在恒流区

可变电阻区，UGS>UGS(th)预夹断电压UDS

此时UDS=UGS-UGS(th)，除以UGS得到相应的电流UDS通过分压公式计算等效内阻Uo

分压计算，两个串联电阻R1,R2,计算R两端的电压，即R1/(R1 R2)*Vcc

N沟结型场效应管的特点曲线：(a) 泄漏极输出特性曲线 (b) 转移特性曲线

在恒流和可变临界值中工作，此时电流最大，选择电流Id较大的管道使设计的电流不超过手册给出的电流Id的一半为好

(a) 转移特性曲线 (b) 输出特性曲线

① 开启电压VGS(th) (或VT)

开启电压是MOS网源电压小于开启电压的绝对值，场效应管无法导通。

② 夹断电压VGS(off) (或VP)

夹紧电压为耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 漏极电流为零。

③ 饱和漏极电流IDSS

耗尽的场效应三极管VGS=0时对应的漏极电流。

 

三种接法的比较：

共射电路：既能放大电压又能放大电流，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，频带较窄。常作为低频电压放大电路的单元电路

共集电路：只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射级输出的形式。

共基电路：只能放大电压不能放大电流，具有电流跟随特点，输入电阻小，电压放大倍数、输出电阻与共射极相当，是三种接法中高频特性最好的电路，常用作宽频带放大电路。

 

N沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的N沟道MOS管。N沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压（栅源电压为零）时，就有导电沟道产生的N沟道MOS管。

 

NMOS集成电路是N沟道MOS电路，NMOS集成电路的输入阻抗很高，基本上不需要吸收电流，因此，CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。NMOS集成电路大多采用单组正电源供电，并且以5V为多。CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源，就可与NMOS集成电路直接连接。不过，从NMOS到CMOS直接连接时，由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平，因而需要使用一个（电位）上拉电阻R，R的取值一般选用2～100KΩ。

 

MOS管的开通/关断原理你就会发现，使用PMOS做上管、NMOS做下管比较方便。

MOS管的开通/关断原理，下图：

　　　　电流方向与箭头方向相反就是导通，方向相同就是截止。

 

NMOS管的主回路电流方向为D→S，导通条件为VGS有一定的压差，一般为5~10V（G电位比S电位高）；而PMOS管的主回路电流方向为S→D，导通条件为VGS有一定的压差，一般为-5~-10V（S电位比G电位高），下面以导通压差6V为例。

 

使用NMOS当下管，S极直接接地（为固定值），只需将G极电压固定值6V即可导通；若使用NMOS当上管，D极接正电源，而S极的电压不固定，无法确定控制NMOS导通的G极电压，因为S极对地的电压有两种状态，MOS管截止时为低电平，导通时接近高电平VCC。当然NMOS也是可以当上管的，只是控制电路复杂，这种情况必须使用隔离电源控制，使用一个PMOS管就能解决的事情一般不会这么干，明显增加电路难度。

使用PMOS当上管，S极直接接电源VCC，

S极电压固定，只需G极电压比S极低6V即可导通，使用方便；

同理若使用PMOS当下管，D极接地，S极的电压不固定（0V或VCC），无法确定控制极G极的电压，使用较麻烦，需采用隔离电压设计。

 

使用N-MOS管控制P-MOS管的，当BAT_SENS_EN输出为低时，N管P管均不工作，1和6，3和4均处于断开状态；
当BAT_SENS_EN输出为高时，经过电阻分压，使电压从2脚输入，高于N-MOS管栅极G1的开启电压，N管的漏极D1和源极S1导通，VCC_BAT从6脚流向->1脚，此时DMG1016的5脚电平从高电平被拉至低电平，上部P-MOS管的栅极G2被打开，VCC_BAT从4脚流向->3脚，再通过R24、R25分压后送至BAT_SENS。
从而实现BAT_SENS_EN高电平控制传感器使能，低电平控制传感器关闭。

 

图中电池的正电通过开关S1接到场效应管Q1的2脚源极，由于Q1是一个P沟道管，它的1脚栅极通过R20电阻提供一个正电位电压，所以不能通电，电压不能继续通过，3v稳压IC输入脚得不到电压所以就不能工作不开机！这时，如果我们按下SW1开机按键时，正电通过按键、R11、R23、D4加到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极得到一个正电位，三极管导通（前面讲到三极管的时候已经讲过），由于三极管的发射极直接接地，三极管Q2导通就相当于Q1的栅极直接接地，加在它上面的通过R20电阻的电压就直接入了地，Q1的栅极就从高电位变为低电位，Q1导通电就从Q1通过加到3v稳压IC的输入脚，3v稳压IC就是那个U1输出3v的工作电压vcc供给主控，主控通过复位清0，读取固件程序检测等一系列动作，输处一个控制电压到PWR_ON再通过R24、R13分压送到Q2的基极，保持Q2一直处于导通状态，即使你松开开机键断开Q1的基极电压，这时候有主控送来的控制电压保持着，Q2也就一直能够处于导通状态，Q1就能源源不断的给3v稳压IC提供工作电压！SW1还同时通过R11、R30两个电阻的分压，给主控PLAYON脚送去时间长短、次数不同的控制信号，主控通过固件鉴别是播放、暂停、开机、关机而输出不同的结果给相应的控制点，以达到不同的工作状态！