Transistores bipolares y de efecto de campo: ¿cuál es la diferencia?

Actual o campo

La mayoría de las personas, de una forma u otra confrontadas con la electrónica, deben conocer el dispositivo básico de los transistores bipolares y de efecto de campo. Al menos por el nombre de "transistor de efecto de campo", es obvio que está controlado por el campo, el campo eléctrico del obturador, mientras que transistor bipolar controlado por corriente base.

Actual y de campo: la diferencia es cardinal. Para los transistores bipolares, la corriente del colector se controla cambiando la corriente de control de la base, mientras que para controlar la corriente de drenaje del transistor de efecto de campo, es suficiente cambiar el voltaje aplicado entre la puerta y la fuente, y ya no se necesita corriente de control.

FET más rápido

Cual transistores mejor campo o bipolar? La ventaja de los transistores de efecto de campo, en comparación con los bipolares, es obvia: los transistores de efecto de campo tienen una alta resistencia de entrada en corriente continua, e incluso el control a una frecuencia alta no genera costos de energía significativos.

La acumulación y reabsorción de los portadores de carga minoritarios está ausente en los transistores de efecto de campo, por lo que su velocidad es muy alta (como lo señalaron los desarrolladores de equipos de potencia). Y dado que la transferencia de los portadores de carga principal es responsable de la amplificación en los transistores de efecto de campo, el límite superior de la amplificación efectiva de los transistores de efecto de campo es mayor que el de los bipolares.

Aquí también notamos estabilidad a altas temperaturas, un bajo nivel de interferencia (debido a la falta de inyección de portadores de carga minoritarios, como sucede en los portadores bipolares) y economía en términos de consumo de energía.

Diferente reacción al calor

Si el transistor bipolar se calienta durante el funcionamiento del dispositivo, la corriente del colector-emisor aumenta, es decir, el coeficiente de resistencia a la temperatura de los transistores bipolares es negativo.

En el campo, sucede lo contrario: el coeficiente de temperatura de la fuente de drenaje es positivo, es decir, al aumentar la temperatura, la resistencia del canal también aumenta, es decir, la corriente de la fuente de drenaje disminuye. Esta circunstancia le da al transistor de efecto de campo una ventaja más sobre los bipolares: los transistores de efecto de campo se pueden conectar de manera segura en paralelo, y no se requerirán resistencias de compensación en los circuitos de sus drenajes, ya que de acuerdo con el aumento de la carga, la resistencia del canal también aumentará automáticamente.

Entonces, para lograr altas corrientes de conmutación, puede marcar fácilmente una tecla compuesta desde varios transistores de efecto de campo paralelos, que se usa mucho en la práctica, por ejemplo, en inversores (consulte - ¿Por qué los inversores modernos usan transistores en lugar de tiristores?).

Pero los transistores bipolares no se pueden paralelizar, sino que necesitan resistencias de nivelación de corriente en los circuitos de los emisores. De lo contrario, debido a un desequilibrio en una potente tecla compuesta, uno de los transistores bipolares tarde o temprano tendrá una ruptura térmica irreversible. El problema compuesto nombrado casi no está amenazado por las claves compuestas de campo. Estas características térmicas características están asociadas con las propiedades de un canal n y p simple y unión p-nque son fundamentalmente diferentes

Alcance de esos y otros transistores

Las diferencias entre los transistores de efecto de campo y bipolares separan claramente su campo de aplicación. Por ejemplo, en los circuitos digitales, donde se requiere el consumo mínimo de corriente en estado de espera, los transistores de efecto de campo se usan mucho más hoy en día. En microcircuitos analógicos, los transistores de efecto de campo ayudan a lograr una alta linealidad de las características de ganancia en una amplia gama de voltajes de alimentación y parámetros de salida.

Los circuitos de carrete a carrete se implementan convenientemente hoy con transistores de efecto de campo, porque el rango de voltaje de las salidas como señales para las entradas se logra fácilmente, casi coincidiendo con el nivel del voltaje de suministro. Tales circuitos pueden simplemente conectar la salida de uno con la entrada del otro, y no se necesitan limitadores de voltaje o divisores en las resistencias.

En cuanto a los transistores bipolares, sus aplicaciones típicas permanecen: amplificadores, sus etapas, moduladores, detectores, inversores lógicos y circuitos lógicos de transistores.

Victoria de campo

Ejemplos sobresalientes de dispositivos basados ​​en transistores de efecto de campo son relojes electrónicos y control remoto para tv. Debido al uso de estructuras CMOS, estos dispositivos pueden funcionar hasta varios años desde una fuente de energía en miniatura: una batería o un acumulador, porque prácticamente no consumen energía.

Actualmente, los transistores de efecto de campo se utilizan cada vez más en varios dispositivos de radio, donde ya están reemplazando con éxito los bipolares. Su uso en dispositivos de transmisión de radio permite aumentar la frecuencia de la señal portadora, proporcionando a dichos dispositivos una alta inmunidad al ruido.

Con baja resistencia en estado abierto, se utilizan en las etapas finales de los amplificadores de frecuencia de audio de alta potencia (Hi-Fi), donde los transistores bipolares e incluso los tubos electrónicos también se reemplazan con éxito.

En dispositivos de alta potencia, como arrancadores suaves, Transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) - los dispositivos que combinan transistores bipolares y de efecto de campo ya se están desplazando con éxito tiristores.

Ver también: Tipos de transistores y sus características.