场效应管和双极型晶体管的比较和选择.docVIP

现在是ＩＣ的全盛时代！ 我们身边有各种各样的电器，例如电视、ＶＴＲ、ＣＤ组合式收录机、计算机等，打开这些电器的机壳就会发现内部几乎全是ＩＣ，已经很难找到晶体管或ＦＥＴ等分立的放大器件了。在计算机的主机板上，甚至连电阻都很难见到。 电子电路的这种ＩＣ化方向当然是工程技术人员所向往的，因为它能够在有限的空间内很方便地满足使用者所要求的解决各种难题的功能，而且更廉价。 当然，目前的现状也不是完全不再使用晶体管、ＦＥＴ等分立的半导体器件。在一些最先进的大功率／大电流电路、低噪声放大电路、高频电路等电子电路中除ＩＣ外仍然还使用着多种分立器件。  可以说目前的电子电路中，ＩＣ通常应用于一般电路中，而分立的晶体管和ＦＥＴ应用于追求高性能的最先进的电路中。 也不完全拘泥于这种区分。在我们身边当然还有考虑到晶体管和ＦＥＴ的特点，通过与ＩＣ的组合而应用的实例，这样往往能够组成更有趣的电路，性能相同而更廉价的电路。下面首先分析使用ＩＣ、晶体管、ＦＥＴ的电路的优缺点，然后分别讨论使用的问题。 １．１．１使用ＩＣ的优缺点　　１．电子电路中使用ＩＣ的优点（１）可以减少部件数目。ＩＣ是将一个电路原封不动地封装在一个管壳中。因此，使用ＩＣ可以减少构成电路的部件数目。将电路集成化并封装起来，使得电路整体变小了。（２）缩短了设计时间。将具有严格的常数设定的电路ＩＣ化，能够缩短设计时间。如果所有电路都集成化，那么“电路设计”就变成了选择ＩＣ的工作。（３）降低了成本。通过将标准的电路集成化批量生产，能够降低ＩＣ自身的价格，从而使电路整体的成本下降。２．使用ＩＣ的缺点（１）只能在一定程度上满足其性能要求。为了使通常的ＩＣ具有更广泛的应用，需要将一定程度上标准化的电路集成化。因此，使用ＩＣ时，在性能上必然会有一定的妥协。所以说，使用ＩＣ的电路并不能得到非常完美的性能。（２）不能够变更内部电路。这是显而易见的事情。已经制成的电路以及管脚配置是不能够变更的。但是在数字ＩＣ领域，使用者在一定程度上具有变更内部电路管或脚配置的自由，例如ＰＬＤ（Ｐｒｏｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏgｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ，可编程逻辑器件）。在将来，模拟ＩＣ中也会具有这种功能。１．１．２使用晶体管和ＦＥＴ的优缺点１．电子电路中使用晶体管和ＦＥＴ的优点（１）能够实现高性能。ＩＣ内部的半导体器件由于受制造条件的制约，其性能往往低于分立器件。因此设计者使用分立器件能够制作出比ＩＣ性能更优良的电路。（２）什么样的电路都能够制作。晶体管和ＦＥＴ是放大单元、开关单元的最小单位，所以具有制作任何电路的可能性。２．使用晶体管和ＦＥＴ的缺点（１）增加了部件数目。如果一个电路使用２～３个ＩＣ就能够制成，那么使用分立器件时需要的部件数目将会增加到２０～３０个。（２）设计周期长。由于必须选择和确定电路所需要的所有元器件及其数值，所以花费的时间长。（３）成本高。不能说所有情况下的成本都高，但是大多数情况下，由于使用的分立器件多，整体上成本（也考虑到制造成本）提高了。１．１．３灵活使用ＩＣ以及晶体管、ＦＥＴ 图１．１分别示出了ＩＣ的ＯＰ放大器和用分立半导体器件构成的ＯＰ放大器。ＩＣ是一个小的电路块，而用分立半导体器件组成的同样功能的电路则成为有一定规模的电路。所以，对于性能没有很高要求的电路来说应该使用ＩＣ。但是，当通用的ＯＰ放大器不能实现电路性能要求时怎么办？ 首先应该考虑使用比通用器件性能更高的ＯＰ放大器。但是高性能ＯＰ放大器的价格高，而且往往难以获得。 因此应该考虑采用通用ＩＣ与晶体管、ＦＥＴ等分立半导体器件组合使用的方法，这种方法的成本不是很高，却能够实现电路的高性能。这样做可以充分发挥ＩＣ和分立器件各自的优点。 图１．２就是将ＯＰ放大器与分立半导体器件组合使用的例子。 图１．２（ａ）的电路是在ＯＰ放大器的输出端追加了射极跟随器，增大输出电流。与ＩＣ相比，双极型晶管能够处理大电流，所以当要求改善ＩＣ的输出特性时经常使用它。 图１．１　两种方法构成的ＯＰ放大器 图１．２　利用ＩＣ与ＦＥＴ、晶体管组合的方法提高性能的示意图  图１．２（ｂ）是在ＯＰ放大器ＩＣ的输入端插入源极跟随器，输入电流非常小的电路（也有用ＦＥＴ输入的ＯＰ放大器ＩＣ，使用分立的ＦＥＴ器件，对改善噪声特性特别有利）。由于ＦＥＴ器件本身的输入阻抗高，所以当希望改善ＩＣ的输入特性时经常采用这种电路。 １．１．４灵活使用技术 不仅是上面所说的纯粹的模拟电路，在数字电路以及开关电路中也采用类似的方法。 图１．３是