单极型半导体器件是 什么是单极型晶体管和双极型晶体管?

小编 2024-10-07 生态系统 23 0

什么是单极型晶体管和双极型晶体管?

一、单极型晶体管

单极型晶体管也称场效应管,简称FET(Field Effect Transistor)。它是一种电压控制型器件,由输入电压产生的电场效应来控制输出电流的大小。它工作时只有一种载流子(多数载流子)参与导电,故称为单极型晶体管。

特点:

输入电阻高,可达107 ~ 1015 Ω,绝缘栅型场效应管(IGFET) 可高达 1015 Ω。

噪声低,热稳定性好,工艺简单,易集成,器件特性便于控制,功耗小,体积小,成本低。

分类:

根据材料的不同可分为结型场效应管JFET (Junction Field Effect Transistor)和绝缘栅型场效应管IGFET(Insulated Gate FET) 。

二、双极型晶体管

双极型晶体管也称晶体三极管,它是一种电流控制型器件,由输入电流控制输出电流,其本身具有电流放大作用。它工作时有电子和空穴两种载流子参与导电过程,故称为双极型三极管。

特点:

三极管可用来对微弱信号进行放大和作无触点开关。它具有结构牢固、寿命长、体积小、耗电省等一系列独特优点,故在各个领域得到广泛应用。

分类:

根据材料的不同晶体三极管可分为硅管(Si)与锗管(Ge)。

硅三极管的反向漏电流小,耐压高,温度漂移小,且能在较高的温度下工作和承受较大的功率损耗。锗三极管的增益大,频率响应好,尤其适用于低压线路。

场效应管和晶闸管的区别

场效应管和晶闸管都是电子电路中常用的开关型器件,但是两者存在本质的区别。场效应管包括结型场效应管JFET和金属-氧化物半导体场效应管MOSFET。而晶闸管一般是指可控硅,可控硅按照导通方向可以分为单向可控硅SCR和双向可控硅Triac。

什么是场效应管

这里主要介绍MOSFET。MOSFET有三个电极,分别为栅极G、源极S和漏极D,其中栅极G为控制端,源极S和漏极D为输出端。从半导体的构成方面可以分为NMOS和PMOS。这两种MOS的电路符号如下图所示:

PMOS的衬底为N型半导体,在VGS《0时,会形成P沟道,所以叫做P沟道MOS;而NMOS的衬底为P型半导体,在VGS》0时,会形成N沟道,所以叫做N沟道MOS。

MOS管是电压驱动型的器件,主要用作可控整流、功率开关、信号放大等,应用比较广泛。MOS管的通道依靠VGS的电平,对于NMOS而言,VGS 》0时,NMOS导通,否则NMOS截止;对于PMOS而言,VGS《0,PMOS导通,否则截止。

晶闸管又称可控硅,其与场效应管一样,皆为半导体器件,它们的外形封装也基本一样,但它们在电路中的用途却不一样。

▲ TO-220封装的BT136双向晶闸管。

▲ TO-220封装的N沟道MOS场效应管。

晶闸管可分为单向晶闸管和双向晶闸管两种。它们在电子电路中可以作为电子开关使用,用来控制负载的通断;可以用来调节交流电压,从而实现调光、调速、调温。另外,单向晶闸管还可以用于整流。

晶闸管在日常中用的很广,像家里用的声控灯,一般采用BT169、MCR100-6这类小功率单向晶闸管作为电子开关驱动灯泡工作。在白炽灯泡无级调光或电风扇无级调速电路中,常用BT136这类大功率的双向晶闸管来实现调光或调速。

▲ 双向晶闸管的电路符号。

▲ MOS场效应管的电路符号。

场效应管属于单极型半导体器件,其可以分为结型场效应管和MOS场效应管两种,每种类型的场效应管又有P沟道和N沟道之分。场效应管在电子电路中既可以作为放大器件用来放大信号,又可以作为开关器件用来控制负载的通断,故场效应管的用途比晶闸管更广一些。

在功放电路中,采用VMOS场效应管作为功率放大元件,可以提高音质;在开关电路中,驱动电机等大电流负载时,选用MOS场效应管作为电子开关,可以减轻前级驱动电路的负担(若选用晶闸管的话,需要从前级电路汲取较大的驱动电流)。

综上,场效应管和晶闸管的区别就是:场效应管既可以放大信号,亦可以作为高速电子开关控制负载的通断,同时还可以实现调速、调光、调温等功能,而晶闸管不能用来构成放大器放大信号,用作电子开关时,工作频率也不及场效应管高,只能用于低速控制。

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