Was ist der Unterschied zwischen MOSFETs und BJTs (aus Sicht der Schaltungsanalyse)?

Wann macht es bei der Analyse von Schaltkreisen mit Transistoren einen Unterschied, ob es sich um MOSFETs oder BJTs handelt?

transistors analysis

— Andres Riofrio
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Die Antwort, die ich für diese andere Frage geschrieben habe, gilt für diese Frage: electronics.stackexchange.com/questions/14440/…

Hauptunterschiede / Grob: MOSFETs sind spannungsgesteuert und steuern effektiv den Widerstand eines bidirektionalen Widerstandskanals. Es ist kein Strom (also keine Leistung) erforderlich, um das Gate zu halten, ABER es muss eine erhebliche Ladung in das Gate und aus dem Gate heraus gespült werden, um die Transienten mit so hohem Strom am Gate zu variieren. | BJTs sind stromgesteuert und steuern einen unidirektionalen Übergang, dessen Fähigkeit, Strom durchzulassen, gesteuert wird. Die Basen benötigen einen Strom, der mit dem Kollektorstrom zusammenhängt. Unter bestimmten Umständen können MOSFET und BJT durch die Verwendung externer Ansteuerungs- und Rückkopplungsschaltungen ausgetauscht werden.

— Russell McMahon

Mögliche Duplikate von Wann man welchen Transistor verwendet

— Olin Lathrop

Antworten:

Vom konstruktiven Standpunkt aus ist der Hauptunterschied und der offensichtlichste der Basisstrom: Wie Russel sagte, ist der Bipolarstrom stromgetrieben, was bedeutet, dass der in den Kollektor fließende Strom proportional zum Strom ist, der in der Basis (und im Emitter) fließt gibt die Summe für die KCL aus); Stattdessen hat der MOSFET eine sehr hohe Gate-Impedanz, und nur eine Spannung über dem Schwellenwert aktiviert ihn.

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Andererseits reicht die feste Verstärkung möglicherweise nicht aus, um sie als Schalter zu verwenden, wenn eine Hochstromlast über einen Eingang mit geringer Leistung eingeschaltet wird. In diesem Fall kann die Darlington-Konfiguration (zwei kaskadierte BJTs) jedoch Abhilfe schaffen MOS hat dieses Problem nicht, da seine Stromverstärkung praktisch unendlich ist (kein Gate-Strom wie gesagt).

Ein weiterer Aspekt, der relevant sein kann, ist, dass der MOS, der durch Ladung im Gate gesteuert wird, es nicht mag, zu schweben (nicht verbunden): In diesem Fall ist er Rauschen ausgesetzt und führt zu einem unvorhersehbaren Verhalten (möglicherweise) destruktiv). Der BJT, der einen Basisstrom benötigt, ist in diesem Sinne robuster.

Normalerweise haben BJTs auch eine niedrigere Schwelle (etwa 0,7 V gegenüber 1+ V für den MOS), dies ist jedoch sehr geräteabhängig und trifft nicht immer zu.

— Clabacchio
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Ich habe buchstäblich gesehen MOSFETs aß große Mengen an Strom am Gate (Sie vernachlässigen die Gate - Kapazitäten und die Transistorleistung für höhere Betriebsfrequenzen) !! Es ist keine gültige Antwort, wenn Sie das Modell hinter dem Transistor nicht erwähnen. Andernfalls klingt Ihre Erklärung wie ein Bündel von Regeln, die von wem kommen, wo diese Transistoren folgen. Auflisten aller Regeln, denen ein Transistor folgt führen zu vielen wenn's und noch mehr widersprüchen. Bitte beziehen Sie sich auf das Modell, es spricht von selbst :)

— gmagno

@gmagno wir könnten den ganzen Tag über Modelle, Effekte zweiter Ordnung und hoher Frequenz, Temperaturabhängigkeit und Kurzkanaleffekte sprechen; Ich habe nur versucht, dem OP einige Hinweise zu geben, was zu erwarten ist, wenn ein Schaltkreis mit Transistoren betrachtet wird. Und es gibt einige Dinge, die das Modell nicht sagt und die eher in den Datenblättern zu finden sind. Ich lerne gerade, wie viele der Dinge, die ich von meinem theoretischen Wissen annahm, falsch waren.

— Clabacchio

Ich denke, es ist fair und nützlich zu beschreiben, wie sich ein idealer MOSFET von einem idealen BJT unterscheidet, und da der ideale MOSFET keine Gate-Kapazität hat, zieht er keinen Gate-Strom. Andererseits wäre es auch hilfreich zu erwähnen, wie sich MOSFETs und BJTs qualitativ von ihren idealen Modellen unterscheiden. Die Gatekapazität sollte ein Teil davon sein, ebenso wie die Wärmeantwort. BJTs leiten besser, wenn sie heiß werden, während MOSFETs schlechter leiten, wodurch beeinflusst wird, welche Umstände zu einer thermischen Stabilität führten und welche ein thermisches Durchgehen verursachen.

— Supercat

@supercat ok, ich stimme Ihnen beiden zu, und ich denke auch, dass sie besser verstanden werden, wenn sie wissen, wie sie funktionieren. Was ich sage, ist, dass es oft fast nutzlos ist, die Ids-Gleichung eines MOS-Transistors zu kennen, da sie Parameter enthält, die das Datenblatt nicht enthält. Wenn Sie es also verwenden, bleibt es hängen.

— Clabacchio

@clabacchio: Ich stelle mir MOSFETs mit einer bestimmten Gate-Spannung vor, unterhalb derer sie "aus" sind, und einer anderen Spannung, oberhalb derer sie "an" sind und eine bestimmte Mindestmenge an Strom leiten (möglicherweise mehr, falls verfügbar). und einen Spannungsbereich, in dem sie tun können, was sie wollen. Kein schrecklich detailliertes Modell, aber eines, das der Realität in den definierten Bereichen ziemlich gut entspricht und für viele Zwecke ausreicht.

— Supercat

Quantitativer Unterschied:

Es hängt wirklich von der Art der Schaltung und den Spannungspegeln ab, mit denen Sie es zu tun haben. Aber im Allgemeinen ist ein Transistor (BJT oder FET) eine "komplexe" Komponente (mit Komplex I ist es weder ein Widerstand, ein Kondensator, eine Induktivität noch eine ideale Spannungs- / Stromversorgung), dh von einem Schaltungsanalysepunkt aus aus der sicht, dass sie zuerst das richtige modell für den transistor auswählen sollten, dh eine schaltung aus nicht "komplexen" komponenten, die das verhalten des transistor darstellen (google for hybrid-pi model), um es zu analysieren. Wenn Sie sich nun sowohl BJT- als auch MOSFET-Modelle ansehen, können Sie diese quantitativ vergleichen und die Unterschiede verstehen. Wie Sie das richtige Modell auswählen, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

Richtigkeit
Komplexität
ob es sich um ein kleines oder großes Signal handelt

(nur um ein paar zu nennen)

Qualitativer Unterschied:

Überprüfen Sie einige der Beiträge über Transistoren hier im Forum (zum Beispiel David Kessner)

— gmagno
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Tut mir leid, aber das beantwortet nicht die Frage, ist nur eine abstrakte und irgendwie philosophische Art, das Problem anzugehen. Es wäre besser, nur über den Basisstrom zu sprechen.

— Clabacchio

Über Basisstrom zu sprechen, würde die Frage unterschätzen. Normalerweise versuche ich, mit Konzepten zu helfen, anstatt meine Antwort auf das Offensichtliche und das zu beschränken, was normalerweise in den Klassen zu hören ist.

— Gmagno

Bei der Analyse von Schaltkreisen macht dies einen Unterschied, da sich das elektrische Äquivalentmodell von BJT von dem von FET unterscheidet, da die Charakteristik von BJT nicht wie bei FET ist.

Wie du auf diesem Bild sehen kannst äquivalentes FET-Modell

Und das liegt am riesigen Eingangswiderstand des FET.

Übrigens, wenn wir eine ungünstige Konfiguration verwenden, kann der Eingangswiderstand kleiner werden, als wenn wir ein gemeinsames Gate oder eine gemeinsame Basis verwenden.

— yahya tawil
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