三极管与MOS管介绍

1 三极管

三极管（双极型晶体管，BJT）和MOS管（金属-氧化物-半导体场效应晶体管，MOSFET）是两种广泛使用的半导体器件，在电子电路中有着重要的应用。它们各自有不同的分类方式。

1.1 三极管的分类

  1. 按结构分：

    • NPN型：由两层N型半导体材料夹一层P型半导体材料组成。
    • PNP型：与NPN相反，由两层P型半导体材料夹一层N型半导体材料构成。

      NPN高电平导通，PNP低电平导通

  2. 按用途分：

    • 开关用：主要用于数字电路中的开关控制。
    • 放大用：适用于模拟信号放大等场合。
  1. 按封装形式分：
    • TO-92、TO-220等多种不同的封装类型，以适应不同应用场景的需求。

1.2 三极管的工作模式

三极管的工作模式主要分为两种：

  1. 开关模式：三极管在正常工作状态下导通，当接收到低电平信号时，三极管会导通，产生高电平，反之，三极管会导通，产生低电平。
  2. 放大模式：

1.3 三极管的选择

选择合适的三极管时，需要考虑的因素包括但不限于工作电压、集电极电流、最大耗散功率、增益带宽积（fT）、封装形式以及是否需要表面贴装元件等。在具体项目中，工程师通常会参考数据手册来确保所选的三极管能够满足设计要求。

1.4 常用的三极管系列

常用的三极管系列包括多种型号，这些型号根据它们的特性、封装形式以及应用领域而有所不同。以下是一些常见的三极管系列及其特点：

1. **2N系列**：
- 2N3904：这是一种小信号NPN型晶体管，常用于低频放大和开关电路。
- 2N3906：这是与2N3904相对应的小信号PNP型晶体管。
- 2N2222：一种广泛使用的NPN型小功率晶体管，适用于各种通用放大器和开关电路。

2. **BC系列**：
- BC547/BC548/BC549：这些都是NPN型小信号晶体管，具有不同的电流增益（hFE）值。
- BC557/BC558/BC559：对应的PNP型小信号晶体管。
- BC639/BC640/BC641：这些是中等功率的NPN型晶体管。

3. **S系列**：
- S8050/S8550：分别是NPN/PNP型小功率晶体管，适合于低噪声放大和开关应用。
- S9011-S9015：这是一组小功率NPN/PNP型晶体管，适用于音频放大和其他低功率应用。

4. **MMBT系列**：
- MMBT3904/MMBT3906：表面贴装版本的2N3904/2N3906，适用于现代电子设备中的小型化设计。

5. **2SA/2SB/2SC/2SD系列**：
- 这些是日本制造商如东芝生产的功率晶体管系列，例如2SA1787、2SB1202、2SC2458、2SD200等，适用于大功率放大器和电源控制。

6. **DTA/DTC系列**：
- DTA113/DTA114, DTC113/DTC114：这些是专为特定应用优化的晶体管，如高频率或高功率操作。

7. **3DD系列**：
- 例如3DD15D，这是一种用于功率放大器的大功率NPN型晶体管。

8. **KTA/KSA系列**：
- KTA1262, KSA1302等，这些是用于特定应用的晶体管，可能包括一些特殊参数要求。

2 MOS管

2.1 MOS管的分类

  1. 按导电类型分：

    • N沟道MOSFET：当栅极相对于源极为正电压（即Vgs > Vth, 其中Vth为阈值电压）时导通。这里的“正电压”指的是栅极的电压高于源极的电压。
    • P沟道MOSFET：与N沟道相反，当栅极相对于源极为负电压（即Vgs < Vth, 其中Vth通常为一个负值）时导通。这里“负电压”意味着栅极的电压低于源极的电压。

  2. 按结构特点分：

    • 增强型（Enhancement Mode）：正常情况下处于关闭状态（截止状态），需要施加特定方向的足够大的电压才能开启。对于N沟道增强型MOSFET，这个电压是正向的；对于P沟道增强型MOSFET，这个电压是负向的。
    • 耗尽型（Depletion Mode）：默认为导通状态（有电流通过），通过施加反向电压可以减小或截止电流流动。对于N沟道耗尽型MOSFET，这意味着施加一个负电压于栅极来减少或阻断电流；对于P沟道耗尽型MOSFET，则是施加一个正电压来实现同样的效果。
  1. 按工作模式分：
    • 数字逻辑门级使用的小信号MOSFET
    • 功率MOSFET：设计用于较高电压和电流的应用场合
  1. 按封装形式分：
    • SOT-23, TO-220, DPAK等不同类型，根据实际需求选择合适的封装形式。

2.2 常用的MOS管系列

1. **IRF系列** (由国际整流器公司, 现为英飞凌的一部分)：
- IRF540：这是一种N沟道增强型功率MOSFET，适用于各种电源转换应用。
- IRF840：也是N沟道增强型，但具有更高的耐压能力，适合用于高压环境下的应用。

2. **ST系列** (意法半导体)：
- STP75NF06：一种N沟道增强型MOSFET，适用于低电压、高效能的开关应用。
- STD11NM60N3：专为高频开关应用设计的N沟道增强型MOSFET。

3. **ON Semiconductor系列** (安森美半导体)：
- NTD4958N：一款N沟道增强型MOSFET，适用于便携式电子产品等对效率有严格要求的应用。
- FDBL065N06A：双N沟道逻辑电平MOSFET，常用于负载切换。

4. **Fairchild系列** (费尔查德半导体，现为安森美的一部分)：
- FDP55N06：N沟道增强型MOSFET，适用于需要快速开关速度的应用场景。
- FDMS8440S：一款高性能N沟道MOSFET，适用于高效电源管理解决方案。

5. **Vishay系列** (威世科技)：
- Si2302DS：一款超低导通电阻的N沟道增强型MOSFET，适用于手持设备和其他低电压应用。
- SIH1015DN：一种大电流、低导通电阻的N沟道MOSFET，适用于需要处理较大电流的应用。

6. **Infineon系列** (英飞凌)：
- IPD060N06N3G：一款N沟道CoolMOS™ CFD2 MOSFET，特别适用于高效能的电源供应设计。
- BSC010N04LS：N沟道OptiMOS™ 3 MOSFET，适用于汽车电子及工业自动化等领域。

7. **Rohm系列** (罗姆半导体)：
- RFP30N06LE：一款N沟道增强型MOSFET，具有低导通电阻特性，适用于开关电源等应用。
- BUZ11：N沟道增强型MOSFET，广泛应用于各种电源管理和驱动电路中。

2.3 MOS管的选择

选择合适的MOSFET时，需要考虑的关键参数包括但不限于最大漏极电流、击穿电压、导通电阻、热性能以及封装形式等。此外，根据具体应用场合的不同，可能还需要考虑其他特定因素如温度系数、开关速度等。在实际项目中，通常会参考产品数据手册来确保所选MOSFET满足设计需求。