簡談三極管和MOS管在開關(guān)電源中的應(yīng)用
在做開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)中，簡談三極管和MOS管在開關(guān)電源中的應(yīng)用
三極管的工作原理：三極管是電流放大器件，有三個(gè)極，分別叫做集電極C,基極B,發(fā)射極E.分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。
我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic.這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的操控（假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變換，會(huì)引起集電極電流很大的變換，且變換滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變換量是基極電流變換量的β倍，即電流變換被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)（β一般遠(yuǎn)大于1,例如幾十，幾百）。如果我們將一個(gè)變換的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變換，Ib的變換被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變換。三極管是電流操控型器件。
Mos管 是金屬（metal）-氧化物（oxid）-半導(dǎo)體（semiconductor）場效應(yīng)晶體管。或者稱是金屬-絕緣體（insulator）-半導(dǎo)體。MOS管的源（source）和漏（drain）是可以對調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對稱的。
當(dāng)MOS電容的柵極（Gate）相對于襯底（BACKGATE）正偏置時(shí)發(fā)生的情況。穿過GATE DIELECTRIC的電場加強(qiáng)了，有更多的電子從襯底被拉了上來。同時(shí)，空穴被排斥出表面。隨著GATE電壓的升高，會(huì)出現(xiàn)表面的電子比空穴多的情況。由于過剩的電子，硅表層看上去就像N型硅。摻雜極性的反轉(zhuǎn)被稱為inversion,反轉(zhuǎn)的硅層叫做溝道（channel）。隨著GATE電壓的持續(xù)不斷升高，越來越多的電子在表面積累，channel變成了強(qiáng)反轉(zhuǎn)。Channel形成時(shí)的電壓被稱為閾值電壓Vt.當(dāng)GATE和BACKGATE之間的電壓差小于閾值電壓時(shí)，不會(huì)形成channel.所以MOS是電壓操控型器件。
?。?）場效應(yīng)管是電壓操控元件，而晶體管是電流操控元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
（2）場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱之為雙極型器件。
?。?）有些場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
?。?）場效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
?。?）場效應(yīng)晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源及各種電子設(shè)備中。尤其用場效管做開關(guān)電源的功率驅(qū)動(dòng)，可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的性能。
（6）場效應(yīng)管分成結(jié)型和絕緣柵型兩大類，其操控原理都是一樣的。
三極管BJT與場效應(yīng)管FET的區(qū)別很多，簡單列出幾條：
1.三極管用電流操控，MOS管屬于電壓操控，BJT放大電流，F(xiàn)ET將柵極電壓轉(zhuǎn)換為漏極電流。BJT**參數(shù)是電流放大倍數(shù)β值，F(xiàn)ET**參數(shù)是跨導(dǎo)gm;
2.驅(qū)動(dòng)能力：MOS管常用來電源開關(guān)管，以及大電流地方開關(guān)電路；
3.成本問題：三極管便宜， MOS管 貴；
4.BJT線性較差，F(xiàn)ET線性較好；
5.BJT噪聲較大，F(xiàn)ET噪聲較??；
6.BJT極性只有NPN和PNP兩類，F(xiàn)ET極性有N溝道、P溝道，還有耗盡型和增強(qiáng)型，所以FET選型和使用都比較復(fù)雜；
7.功耗問題：BJT輸入電阻小，消耗電流大，F(xiàn)ET輸入電阻很大，幾乎不消耗電流；
實(shí)際上就是三極管比較便宜，用起來方便，常用在數(shù)字電路開關(guān)操控；MOS管用于高頻高速電路，大電流場合，以及對基極或漏極操控電流比較敏感的地方。
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