电路设计必备：三极管和 MOS 管区别全解析

在电路设计领域，三极管和 MOS 管是两种常见且重要的电子元件，当它们作为开关使用时，存在着诸多区别。

从工作性质来看，三极管依靠电流进行控制，而 MOS 管属于电压控制。在成本方面，三极管价格较为便宜，MOS 管则相对较贵。功耗上，三极管的损耗较大。在驱动能力方面，MOS 管常用于电源开关以及大电流地方的开关电路。一般而言，三极管因价格实惠且使用方便，常被应用于数字电路的开关控制；MOS 管则适用于高频高速电路、大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。在低成本场合和普通应用中，通常会优先考虑使用三极管，若不满足需求再考虑 MOS 管。

需要注意的是，认为 “电流控制慢，电压控制快” 这种理解是不准确的。要真正理解它们的差异，需深入了解双极晶体管和 MOS 晶体管的工作方式。以 npn 管射极跟随器为例，三极管是依靠载流子的运动来工作的。当基极未加电压时，基区和发射区组成的 pn 结会阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此 pn 结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场）。当基极外加正电压且其指向为基区指向发射区，并且外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子（电子）才有可能从基区流向发射区，这个电压的最小值就是 pn 结的正向导通电压（工程上一般认为是 0.7v）。此时每个 pn 结的两侧都会有电荷存在，若集电极 - 发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动（实际上是电子的反方向运动）。由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与该处 PN 的空穴复合（靠近集电极）。为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速向集电极运动，而空穴则向 pn 结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是三极管的工作原理。三极管工作时，两个 pn 结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态。如果这时三极管截止，pn 结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要一定的时间。而 MOS 管的工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。

此外，场效应管（MOS 管属于场效应管的一种）和晶体管（三极管属于晶体管）还存在以下区别：

1.控制类型不同：场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。

2.载流子导电类型不同：场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件；而晶体管既有多数载流子，也利用少数载流子导电，被称之为双极型器件。

3.灵活性不同：有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。

4.集成应用不同：场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

5.性能优势不同：场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。

6.分类及控制原理：场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。

在电路设计中，合理选择三极管和 MOS 管对于实现电路的高性能和稳定性至关重要。