FET與BJT的比較 FET的分類介紹

1. FET與BJT的比較

FET的全稱是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor)，和BJT不同，F(xiàn)ET的核心工作原理是：通過(guò)在半導(dǎo)體上施加一個(gè)電場(chǎng)來(lái)改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。 在不同的電場(chǎng)下，半導(dǎo)體會(huì)呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電特性，因此稱為“場(chǎng)效應(yīng)”管。

回憶一下BJT最基本的那個(gè)公式：IC=βIB，它的核心工作機(jī)制是通過(guò)基級(jí)電流IB控制集電極電流IC，有點(diǎn)像是一個(gè)流控電流源(CCCS——Current Controlled Current?Source); 而FET是通過(guò)在場(chǎng)效應(yīng)管的柵極施加不同的電壓來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部的電場(chǎng)，進(jìn)而達(dá)到控制流過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管電流的目的，有點(diǎn)像是一個(gè)壓控電流源(VCCS——Voltage Controlled Current Source)。

BJT中的B是指“雙極性(bipolar)”，意思是其內(nèi)部同時(shí)存在電子和空穴這兩種極性的導(dǎo)電載流子; 而FET卻是“單極性(unipolar)”元件，其導(dǎo)電僅靠一種載流子：N溝道場(chǎng)效應(yīng)管中僅有電子導(dǎo)電，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管中僅有空穴導(dǎo)電。

雖然場(chǎng)效應(yīng)管的發(fā)明時(shí)間比BJT要晚差不多10年，但是FET的各種性能指標(biāo)都要優(yōu)于BJT，比如：輸入阻抗高、功耗低、熱穩(wěn)定性好等等。 尤其是高輸入阻抗這點(diǎn)，一般FET的的輸入阻抗可以達(dá)到1兆歐到幾百兆歐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)BJT的典型輸入阻抗，這個(gè)在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)非常有用。 早年由于FET價(jià)格稍貴，因此在分立元件電路中，BJT還用得比較多。 但現(xiàn)在FET的價(jià)格也已經(jīng)很低了，因此通常在設(shè)計(jì)應(yīng)用電路時(shí)，能用FET就盡量用FET。 只有在一些需要極端壓榨成本的場(chǎng)合、或者需要大電流放大時(shí)、還有些超高頻電路中，才會(huì)用到BJT。

2. FET的分類

場(chǎng)效應(yīng)管按照其構(gòu)造來(lái)講，常用的有兩種，分別為：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET，Junction FET)、金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET，Metal Oxide Semiconductor FET)。

JFET的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，適合用來(lái)講解FET的工作原理，但其性能不如MOSFET，且工作電流比較小，因此現(xiàn)在用得比較少了。 MOSFET性能更好，但其構(gòu)造稍微復(fù)雜些，且又分為耗盡型和增強(qiáng)型兩種類型，每一種類型都有n溝道管和p溝道管兩種，如下圖所示：

圖6-1.01

雖然有這么多種FET的類型，但其實(shí)最常用的也就一種，就是“增強(qiáng)型n溝道”類型的場(chǎng)效應(yīng)管。 但不管哪一種類型的場(chǎng)效應(yīng)管，都是n溝道管用得多、p溝道管用得少。 這是因?yàn)閚溝道管是電子導(dǎo)電(電子在導(dǎo)帶運(yùn)動(dòng)，阻力小)，而p溝道管是空穴導(dǎo)電(空穴在價(jià)帶運(yùn)動(dòng)，阻力大)，同樣驅(qū)動(dòng)能力的NMOS通常比PMOS所占用的面積要小，所以一般做電路設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)優(yōu)先考慮使用n溝道管，只有在設(shè)計(jì)一些特殊的需要n-p配對(duì)的對(duì)管電路時(shí)，才會(huì)用到p溝道管。

另外，JFET還有一個(gè)變種：金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MESFET，Metal Semiconductor FET),這個(gè)一般用于射頻和高速計(jì)算的場(chǎng)合，只要知道一下即可。