Transistor bipolari e ad effetto di campo: qual è la differenza

Corrente o campo

La maggior parte delle persone, in un modo o nell'altro di fronte all'elettronica, dovrebbe essere noto il dispositivo di base dei transistor a effetto di campo e bipolari. Almeno dal nome di "transistor ad effetto di campo", è ovvio che è controllato dal campo, dal campo elettrico dell'otturatore, mentre transistor bipolare controllato da corrente di base.

Corrente e campo: la differenza è cardinale. Per i transistor bipolari, la corrente del collettore viene controllata modificando la corrente di controllo della base, mentre per controllare la corrente di drain del transistor ad effetto di campo, è sufficiente modificare la tensione applicata tra il gate e la sorgente e non è più necessaria alcuna corrente di controllo.

FET più veloce

cosa transistori campo migliore o bipolare? Il vantaggio dei transistor ad effetto di campo, rispetto a quelli bipolari, è evidente: i transistor ad effetto di campo hanno un'elevata resistenza di ingresso in corrente continua e persino il controllo ad alta frequenza non comporta costi energetici significativi.

L'accumulo e il riassorbimento dei portatori di carica di minoranza è assente nei transistor ad effetto di campo, motivo per cui la loro velocità è molto elevata (come notato dagli sviluppatori di apparecchiature di potenza). E poiché il trasferimento dei principali portatori di carica è responsabile dell'amplificazione nei transistor ad effetto di campo, il limite superiore dell'amplificazione effettiva per i transistor ad effetto di campo è superiore a quello di quelli bipolari.

Qui notiamo anche una stabilità alle alte temperature, un basso livello di interferenza (a causa della mancanza di iniezione di portatori di carica di minoranza, come accade nei portatori bipolari), ed economia in termini di consumo di energia.

Diversa reazione al calore

Se il transistor bipolare si surriscalda durante il funzionamento del dispositivo, allora la corrente del collettore-emettitore aumenta, cioè il coefficiente di temperatura della resistenza dei transistor bipolari è negativo.

Sul campo, è vero il contrario: il coefficiente di temperatura della sorgente di drain è positivo, cioè con l'aumentare della temperatura aumenta anche la resistenza del canale, cioè la corrente della source di drain diminuisce. Questa circostanza offre al transistor ad effetto di campo un vantaggio in più rispetto a quelli bipolari: i transistor ad effetto di campo possono essere collegati in modo sicuro in parallelo e non saranno necessari equalizzatori nei circuiti dei loro scarichi, poiché in base all'aumento del carico, anche la resistenza del canale aumenterà automaticamente.

Pertanto, per ottenere elevate correnti di commutazione, è possibile comporre facilmente un tasto composito da diversi transistor ad effetto di campo paralleli, che viene utilizzato molto nella pratica, ad esempio negli inverter (vedere - Perché i moderni inverter utilizzano transistor anziché tiristori).

Ma i transistor bipolari non possono essere solo parallelizzati, hanno bisogno di resistori che livellano necessariamente la corrente nei circuiti degli emettitori. Altrimenti, a causa di uno squilibrio in una potente chiave composita, uno o più transistor bipolari avranno prima o poi un guasto termico irreversibile. Il problema composito denominato non è quasi minacciato dalle chiavi composite del campo. Queste caratteristiche termiche caratteristiche sono associate alle proprietà di un semplice canale n e p e giunzione p-nche sono fondamentalmente diversi.

Ambiti di questi e altri transistor

Le differenze tra transistor ad effetto di campo e transistor bipolari separano chiaramente il loro campo di applicazione. Ad esempio, nei circuiti digitali, dove è richiesto il consumo di corrente minimo in stato di standby, i transistor ad effetto di campo sono oggi utilizzati molto più ampiamente. Nei microcircuiti analogici, i transistor ad effetto di campo aiutano a raggiungere un'elevata linearità delle caratteristiche di guadagno in una vasta gamma di tensioni di alimentazione e parametri di uscita.

I circuiti bobina a bobina sono oggi convenientemente implementati con transistor ad effetto di campo, poiché la gamma di tensioni di uscita come segnali per ingressi è facilmente raggiungibile, quasi coincidendo con il livello della tensione di alimentazione. Tali circuiti possono semplicemente collegare l'uscita di uno con l'ingresso dell'altro e non sono necessari limitatori di tensione o divisori sui resistori.

Per quanto riguarda i transistor bipolari, rimangono le loro applicazioni tipiche: amplificatori, stadi, modulatori, rivelatori, inverter logici e circuiti logici a transistor.

Vittoria sul campo

Esempi eccezionali di dispositivi basati su transistor ad effetto di campo sono orologi elettronici e telecomando per tv. Grazie all'uso di strutture CMOS, questi dispositivi possono funzionare fino a diversi anni da una fonte di alimentazione in miniatura: una batteria o un accumulatore, perché praticamente non consumano energia.

Attualmente, i transistor ad effetto di campo sono sempre più utilizzati in vari dispositivi radio, dove stanno già sostituendo con successo quelli bipolari. Il loro uso nei dispositivi di trasmissione radio consente di aumentare la frequenza del segnale portante, fornendo a tali dispositivi un'elevata immunità al rumore.

Possedendo una bassa resistenza allo stato aperto, vengono utilizzati negli stadi terminali degli amplificatori di frequenza audio ad alta potenza (Hi-Fi), dove, ancora una volta, i transistor bipolari e persino i tubi elettronici vengono sostituiti con successo.

In dispositivi ad alta potenza, come avviatori statici, Transistor bipolari a gate isolato (IGBT) - i dispositivi che combinano transistor bipolari e ad effetto di campo si stanno già spostando con successo tiristori.

Vedi anche: Tipi di transistor e loro caratteristiche