Transistores bipolares e de efeito de campo - qual a diferença

Atual ou campo

A maioria das pessoas, de uma forma ou de outra confrontada com a eletrônica, deve ser conhecida como o dispositivo básico de efeito de campo e transistores bipolares. Pelo menos a partir do nome "transistor de efeito de campo", é óbvio que ele é controlado pelo campo, o campo elétrico do obturador, enquanto transistor bipolar controlado por corrente de base.

Atual e campo - a diferença é fundamental. Para transistores bipolares, a corrente do coletor é controlada alterando a corrente de controle da base, enquanto para controlar a corrente de dreno do transistor de efeito de campo, basta alterar a tensão aplicada entre o gate e a fonte, e não é mais necessária a corrente de controle.

FETs mais rápido

Quais transistores melhor campo ou bipolar? A vantagem dos transistores de efeito de campo, em comparação com os bipolares, é óbvia: os transistores de efeito de campo têm uma alta resistência de entrada em corrente contínua, e mesmo o controle em alta frequência não leva a custos significativos de energia.

O acúmulo e a reabsorção de portadores de carga minoritária estão ausentes nos transistores de efeito de campo, e é por isso que sua velocidade é muito alta (conforme observado pelos desenvolvedores de equipamentos de energia). E como a transferência dos principais portadores de carga é responsável pela amplificação dos transistores de efeito de campo, o limite superior da amplificação efetiva dos transistores de efeito de campo é maior que o dos transistores bipolares.

Aqui também observamos estabilidade em alta temperatura, baixo nível de interferência (devido à falta de injeção de portadores de carga minoritária, como ocorre em portadores bipolares) e economia em termos de consumo de energia.

Reação diferente ao calor

Se o transistor bipolar aquecer durante a operação do dispositivo, a corrente coletor-emissor aumenta, ou seja, o coeficiente de temperatura de resistência dos transistores bipolares é negativo.

No campo, o oposto é verdadeiro - o coeficiente de temperatura da fonte de dreno é positivo, ou seja, com o aumento da temperatura, a resistência do canal também aumenta, ou seja, a corrente da fonte de dreno diminui. Essa circunstância dá ao transistor de efeito de campo mais uma vantagem sobre os bipolares: os transistores de efeito de campo podem ser conectados com segurança em paralelo, e os resistores de equalização nos circuitos de seus drenos não serão necessários, uma vez que, de acordo com o aumento de carga, a resistência do canal também aumentará automaticamente.

Portanto, para obter altas correntes de comutação, você pode discar facilmente uma chave composta de vários transistores paralelos de efeito de campo, muito utilizados na prática, por exemplo, em inversores (consulte - Por que os inversores modernos usam transistores em vez de tiristores).

Mas os transistores bipolares não podem ser paralelizados, eles precisam necessariamente de resistores de nivelamento de corrente nos circuitos dos emissores. Caso contrário, devido a um desequilíbrio em uma poderosa chave composta, um dos transistores bipolares terá, mais cedo ou mais tarde, um colapso térmico irreversível. O problema composto nomeado quase não é ameaçado pelas chaves compostas de campo. Essas características térmicas características estão associadas às propriedades de um canal n e p simples e junção p-nque são fundamentalmente diferentes.

Escopos desses e de outros transistores

As diferenças entre efeito de campo e transistores bipolares separam claramente seu campo de aplicação. Por exemplo, em circuitos digitais, onde é necessário o consumo mínimo de corrente no estado de espera, os transistores de efeito de campo são usados ​​hoje muito mais amplamente. Nos microcircuitos analógicos, os transistores de efeito de campo ajudam a obter alta linearidade das características de ganho em uma ampla faixa de tensões de alimentação e parâmetros de saída.

Atualmente, os circuitos de bobina a bobina são convenientemente implementados com transistores de efeito de campo, porque a faixa de tensões de saída como sinais de entrada é facilmente alcançada, quase coincidindo com o nível da tensão de alimentação. Tais circuitos podem simplesmente conectar a saída de um com a entrada do outro, e não são necessários limitadores de tensão ou divisores nos resistores.

Quanto aos transistores bipolares, suas aplicações típicas permanecem: amplificadores, estágios, moduladores, detectores, inversores lógicos e circuitos lógicos de transistor.

Vitória em campo

Exemplos excelentes de dispositivos construídos em transistores de efeito de campo são relógios eletrônicos e controle remoto para tv. Devido ao uso de estruturas CMOS, esses dispositivos podem operar por vários anos a partir de uma fonte de energia em miniatura - uma bateria ou acumulador, porque praticamente não consomem energia.

Atualmente, os transistores de efeito de campo são cada vez mais utilizados em vários dispositivos de rádio, onde eles já estão substituindo com sucesso os bipolares. Seu uso em dispositivos transmissores de rádio permite aumentar a frequência do sinal da portadora, proporcionando a esses dispositivos alta imunidade a ruídos.

Possuindo baixa resistência no estado aberto, são usados ​​em estágios terminais de amplificadores de freqüência de áudio de alta potência (Hi-Fi), onde, novamente, transistores bipolares e até tubos eletrônicos são substituídos com sucesso.

Em dispositivos de alta potência, como soft starters, Transistores bipolares de porta isolada (IGBT) - dispositivos que combinam transistores bipolares e de efeito de campo já estão deslocando com sucesso tiristores.

Veja também: Tipos de transistores e suas características