تفاوت بین ماسفِت (MOSFET) و بی‌جِی‌تی (BJT) چیست؟

ترانزیستورهای بی‌جِی‌تی و ماسفت هر دو جزو قطعات نیمه‌هادی الکترونیکی هستند. در این قطعات می‌توان با اعمال تغییر در یک سیگنال کوچک به عنوان ورودی، تغییراتی در یک سیگنال بسیار بزرگتر به عنوان خروجی را انجام داد. با توجه به این ویژگی، از ترانزیستور به عنوان کلید یا تقویت کننده در مدارات الکترونیک استفاده می‌شود. اولین ترانزیستور در سال 1950 عرضه شد و می‌توان آن را به عنوان یکی از مهم‌ترین اختراعات قرن بیستم در نظر گرفت. این المان نیمه هادی به سرعت در حال توسعه است و تا امروز انواع مختلفی از ترانزیستورها معرفی شده است. اولین نوع ترانزیستور BJT (ترانزیستور پیوند دو قطبی) است و ماسفت (ترانزیستور اثر میدان نیمه هادی اکسید فلز) نوع دیگری از ترانزیستور است که بعداً معرفی گردید. برای درک بهتر این مفهوم، در این مقاله به بررسی تفاوت‌های اصلی بین ترانزیستور بی‌جِی‌تی (BJT) و ترانزیستور (MOSFET) می‌پردازیم.

خرید ماسفت از فروشگاه قطعات الکترونیک اورجینال لیون الکترونیک

ترانزیستور بی‌جِی‌تی چیست؟

ترانزیستور پیوند دو قطبی یکی از انواع قطعات نیمه هادی است و در قدیم از این المان به جای لامپ‌های خلاء استفاده می‌شد. BJT یک المان کنترل شونده با جریان است که در آن جریان خروجی از پایه امیتر تابعی از جریان در پایه بِیس است. اساساً عملکرد یک ترانزیستور BJT توسط جریان در پایه بیس تعیین می‌شود. این ترانزیستور دارای سه پایه به نام‌های امیتر، بیس و کلکتور است. در واقع، ترانزیستور BJT یک قطعه سیلیکونی است که شامل سه ناحیه و دو اتصال است. این دو ناحیه به نام‌های P-junction و N-junction نامگذاری شده‌اند. 

تفاوت ترانزیستور ماسفت با بی جی تی

دو نوع ترانزیستور بی جی تی وجود دارد که عبارتند از ترانزیستور مثبت یا PNP و ترانزیستور منفی یا NPN. تفاوت اصلی بین این دو نوع ترانزیستور در حامل های شارژ آنها است. در ترانزیستور PNP، یا مثبت اکثر حامل های بار حفره ها هستند، در حالی که در ترانزیستور NPN، یا منفی اکثر حامل های بار الکترون ها هستند. اصول عملکرد این ترانزیستورها عملاً برابر است و تفاوت اصلی در بایاسینگ و همچنین قطبیت منبع تغذیه برای هر نوع از ترانزیستور است. ترانزیستورهای BJT ها برای کاربردهای جریان کم مانند اهداف سوئیچینگ بسیار مناسب هستند.

تفاوت فت و ماسفت

اصول کار ترانزیستور BJT

اصول کار ترانزیستور BJT شامل استفاده از یک ولتاژ بین دو پایه مانند بیس و امیتر برای تنظیم جریان عبوری از طریق ترمینال کلکتور است. به عنوان مثال، پیکربندی یک تقویت کننده امیتر مشترک در شکل زیر نشان داده شده است.

تفاوت ماسفت و BJT

تغییر مقدار ولتاژ منبع VBE بر جریان ورودی در پایه بیس تأثیر می گذارد و این جریان به نوبه خود بر مقدار جریان خروجی تأثیر می گذارد. با این کار، نشان داده می شود که جریان ورودی، جریان خروجی را کنترل می کند. بنابراین ترانزیستور BJT یک المان کنترل شونده با جریان است.

بیشتر بخوانید: ترانزیستور ماسفت چیست؟

ترانزیستور ماسفت چیست؟

ماسفت نوعی FET (ترانزیستور اثر میدانی) است که دارای سه پایه به نام‌های گیت، سورس و درین است. در این نوع ترانزیستور، جریان پایه درین توسط ولتاژ پایه گیت کنترل می شود، بنابراین، این ترانزیستورها جزو المان‌های کنترل شونده با ولتاژ هستند.

ترانزیستور ماسفت چیست؟

ماسفت‌ها در 4 نوع مختلف P-channel و N-channel با حالت افزایش یا تخلیه (کاهشی) در دسترس هستند. در ماسفت‌های منفی پایه‌های سورس و درین از نیمه هادی نوع N ساخته شده اند و به همین ترتیب در ماسفت‌های مثبت پایه‌های درین و سورس از نیمه هادی مثبت ساخته شده‌اند. پایه گیت از فلز ساخته شده و با استفاده از یک ماده اکسید فلزی از پایه‌های سورس و درین ایزوله می‌شود. این عایق ریشه مصرف کم توان برای بایاس این نوع از ترانزیستور می باشد. بنابراین، از ترانزیستور ماسفت در ساخت گیت‌های منطقی و حافظه و پردازشگرها استفاده می‌گردد.

ماسفت ها به دو نوع افزایشی و تخلیه یا کاهشی طبقه بندی می شوند

ماسفت نوع کاهشی: هنگامی که ولتاژ در پایه بیس کمینه است، کانال حداکثر رسانایی خود را دارد. و با افزایش ولتاژ در پایه گیت مقاومت کانال افزایش می‌یابد. این نوع از ماسفت عملکردی مشابه یک کنتاکت بسته دارد.

ماسفت نوع افزایشی: هنگامی که ولتاژ در پایه بیس کمینه است، ماسفت هدایت نمی‌کند و کانال دارای بیشتریم مقدار مقاومت است. با افزایش ولتاژ پایه گیت، مقاومت کانال کاهش می‌یابد و هدایت جریان آغاز می‌گردد. این ماسفت عملکردی مشابه یک کنتاکت باز دارد.

 

اصول کار ماسفت

 وظیفه اصلی ماسفت این است که بتواند عبور ولتاژ و جریان بین پایانه های سورس و درین را کنترل کند. این قطعه تقریباً مانند یک سوئیچ کار می کند و عملکرد آن تابع وضعیت شارژ خازن MOS است. خازن MOS بخش اصلی یک ماسفت را تشکیل می‌دهد.

ترانزیستور ماسفت چیست؟

همان طور که در تصویر مشاهده می‌کنید ماسفت دارای 4 پایه به نامهای بدنه، سورس، درین و گیت است. در ماسفت‌های گسسته بدنه از داخل به پایه سورس متصل شده است. در ماسفت‌ها نیمه هادی ناحیه سابستریت یا بدنه از نوع مخالف نیمه هادی کانال ساخته می‌شود. به طور مثال در تصویر فوق ناحیه بدنه یا بستر از نیمه هادی نوع P ساخته شده است. برای الکترودهای درین و سورس از نیمه هادی دوپ شده برای به دست آوردن حامل بار بیشتر استفاده می‌گردد. در زیر صفحه فلزی متصل به پایه گیت از یک لایه اکسید فلز نازک برای ایزوله کردن گیت استفاده می‌گردد. در ماسفت شکل فوق با شارژ گیت با پلاریته مثبت، یک نیروی دافعه ایجاد می‌گردد که باعث می‌شود بارهای مثبت به سمت ناحیه بستر حرکت کنند و ناحیه کانال توسط بار اضافه موجود در ناحیه سورس و درین باند شوند و کانال باز شود و ترانزیستور شروع به هدایت کند.

تفاوت ترانزیستور ماسفت با بی جی تی

خرید ماسفت از لیون الکترونیک

·       ترانزیستور بی جی تی دارای دو نوع NPN  و PNP است و ماسفت دارای دو نوع کانال N و کانال P است.

·       بی جی تی یک المان کنترل شونده با جریان است و در مقابل ماسفت با ولتاژ کنترل می‌گردد.

·       خروجی جریان ترانزیستور بی جی تی توسط جریان پایه بیس کنترل می‌گردد و در مقابل خروجی جریان مایفت از طریق مقدار ولتاژ پایه گیت کنترل می‌گردد.

·       به صورت معمول ترانزیستور بی جی تی ارزانتر از ماسفت است.

·       ترانزیستور بی جی تی به تخلیه الکترواستاتیک حساس نیست ولی ماسفت‌ها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند.

·       ترانزیستور بی جی تی بهره جریان کمی دارد و پایدار نیست و ممکن است در جریان‌های بالا گین آن کم گردد ولی ماسفت دارای بهره جریانی بالایی است و در تغییرات جریان بهره پایداری دارد.

·       مقاومت ورودی بی جی تی پایین است ولی در مقابل ماسفت دارای مقاومت خروجی بالایی است.

·       هر دوی این ترانزیستورها در ناحیه اشباع تلفات حرارتی کمتری دارند.

·       سرعت سوئیچ در ماسفت به مراتب بیشتر از ترانزیستور بی جی تی است.

·       پاسخ فرکانسی ماسفت بهتر از ترانزیستور بی جی تی است.

·       در حالت اشباع، افت پتانسیل Vce  در بی جی تی حدود 200 میلی ولت است ولی افت پتانسیل بین پایه سورس و درین در حالت اشباع در ماسفت حدود 20 میلی ولت است.

·       اغلب استفاده بی جی تی در کاربردهای چریان پایین است اما در مقابل از ماسفت در سوئیچ‌های جریان بالا استفاده می‌گردد.

دلایل برتری ماسفت نسبت به ترانزیستور بی جی تی

یکی از دلایل برتری ماسفت نسبت به ترانزیستور بی جی تی سرعت بالاتر سوئیچ آن است و دلیل این سرعت بالاتر هم تفاوت در ساختار داخلی آن است.

ماسفت هنگام سوئیچینگ در فرکانس بالا به دلیل سرعت سوئیچینگ سریعتر، انرژی بسیار کمتری مصرف می کند. زیرا ماسفت توسط اثر میدان خازن MOS کنترل می‌شود و مانند بی جی تی از فرایند ترکیب مجدد الکترون / حفره (که کند است) استفاده نمی‌کند. همچنین مدار کنترل کننده گیت در ماسفت ها بسیار ساده تر است.

از دیگر موارد برتری ماسفت می‌توان به تلفات هدایت کمتر در آن اشاره کرد. بی جی تی ها دارای افت ولتاژ اشباع ثابت در حدود 0.7 ولت هستند، در حالی که ماسفت‌ها می‌توانند مقاومت بسیار کمتری در حالت روشن  تا 0.001 اهم داشته باشند. و این امر منجر به تلفات بسیار کم توان می شود.

امپدانس ورودی بسیار بالا در ماسفت هم از دلایل دیگر برتری بر بی جی تی ها است. بی جی تی ها برای ایجاد جریان کلکتور بزرگتر به جریان بیس بیشتری نیاز دارند. آنها به عنوان تقویت کننده جریان عمل می کنند. اما ماسفت ها با ولتاژ کنترل می شوند و عملاً جریان گیت ندارند، گیت به عنوان یک خازن کم ظرفیت (چند پیکو فاراد تا چند نانوفاراد) عمل می کند. این نکته می‌تواند در کاربردهای سوئیچینگ و جریان بالا مزیت قابل توجهی باشد، بی جی تی های توان دارای بهره متوسط تا کم هستند که برای تولید جریان های بالا به جریان های بیس بالا (گاهی در حد چند آمپر!) نیاز دارد. 

سخن پایانی

به طور کلی نمی‌توان نسخه جامعی در مورد برتری یک قطعه نسبت به قطعات دیگر عرضه کرد. هر طراح الکترونیک با توجه به نیاز خود باید  قطعه خود را از میان گزینه‌های موجود انتخاب کند. در مورد خرید ماسفت و قطعات توان باید به اورجینال بودن قطعه توجه بیشتری نمود، زیرا قطعات توان تحت تنش بیشتری قرار دارند و در صورتی که قطعه اورجینال نباشد، احتمال بروز خطا بیشتر است. شما برای خرید قطعات الکترونیک اورجینال می‌توانید به وبسایت لیون الکترونیک مراجعه کنید. لیون الکترونیک به عنوان وارد کننده قطعات الکترونیک از چین می‌تواند به شما در تهیه قطعاتی که در بازار یافت نمی‌شوند کمک کند.

نظرات کاربران

هیچ نظری برای این مطلب ثبت نشده است.