三極體和MOS管作為開關管使用時,有什麼區別?該如何選擇?

2021-01-08 技術閒聊

三極體和MOS管都是很常用的電子元器件，兩者都可以作為電子開關管使用，而且很多場合兩者都是可以互換使用的。三極體和MOS管作為開關管時，有很多相似之處，也有不同之處，那麼在電路設計時，兩者之間該如何選擇呢？

三極體有NPN型和PNP型，同理MOS管也有N溝道和P溝道的，三極體的三個引腳分別是基極B、集電極C和發射極E，而MOS管的三個引腳分別是柵極G、漏極D和源極S。下文以NPN三極體和N溝道MOS管為例，下圖為三極體和MOS管控制原理。

▲NPN三極體與N-MOS管當開關管原理

（1）控制方式不同，三極體是電流型控制元器件，而MOS管是電壓控制元器件，三極體導通所需的控制端的輸入電壓要求較低，一般0.4V~0.6V以上就可以實現三極體導通，只需改變基極限流電阻即可改變基極電流。而MOS管為電壓控制，導通所需電壓一般4V~10V左右，且達到飽和時所需電壓一般6V~10V左右。在控制電壓較低的場合一般使用三極體作為開關管，也可以先使用三極體作為緩衝控制MOS管，比如單片機、DSP、powerPC等處理器I/O口電壓較低，只有3.3V或2.5V，一般不會直接控制MOS管，電壓較低MOS管無法導通或內阻很大內耗大而達不到實際效果，這種情況下一般使用三極體控制。

（2）輸入阻抗不同，三極體的輸入阻抗小，MOS管的輸入阻抗大；結電容不一樣，三極體的結電容要比MOS管大，動作相應上MOS管要比三極體快一些；穩定性方面MOS管更優，三極體的少子參與導電，比較容易受到溫度的影響，噪聲較高，而MOS管是多子導電，噪聲小，熱穩定性好。

（3）MOS管內阻很小，大一點的幾十mΩ，小的只有幾mΩ，比如4mΩ、2mΩ等，而三極體的導通壓降幾乎不變，一般為0.3V~0.6V左右，所以一般在小電流場合比較喜歡使用MOS管，內阻小壓降低，但是大電流場合一般使用三極體，比如幾百A，或上千A甚至幾千A的電流時，使用三極體其導通壓降只有0.3V~0.6V左右，而使用MOS管即使內阻很小，但是電流很大，壓降仍然很大，比如內阻2mΩ，電流1000A，那麼壓降高達2V，功耗很大，高達2000W，使用三極體功耗只有300W~600W左右，電流越大其差異越明顯，所以在汽車、高鐵等幾千安培的大電流場合，都是採用三極體作為開關管的。

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