三极管和MOS管的工作区域选择取决于具体应用,二者存在"命名陷阱",需特别注意。


三极管(BJT)的典型工作区域
开关应用:工作在截止区和饱和区
- 截止区 = "关"状态:VBE < 0.7V,IC≈0,CE间高阻,用于断开电路
- 饱和区 = "开"状态:IB足够大,VCE≈0.2V,CE间低阻,用于导通电路
- 典型场景:继电器驱动、电机H桥、数字逻辑电平转换、LED开关。此时三极管作为开关管,在"完全关断"与"完全导通"之间切换。
放大应用:工作在放大区
- 放大区:VBE≈0.7V,VCE > 1V,IC = β×IB,实现线性放大
- 典型场景:音频前置放大、运算放大器输入级、传感器信号调理、射频小信号放大。此时三极管利用电流放大特性处理模拟信号。
MOS管(FET)的典型工作区域
开关应用:工作在截止区和线性区
- 截止区 = "关"状态:VGS < Vth,ID≈0,DS间高阻,用于断开电路
- 线性区 = "开"状态:VGS >> Vth,VDS很小,ID由负载决定,R_DS(on)极低(毫欧级)
- 典型场景:开关电源(Buck/Boost)、同步整流、电机驱动H桥、负载开关、数字逻辑门。此时MOS管作为开关管,在"完全关断"与"完全导通"之间切换。
放大应用:工作在饱和区
- 饱和区:VGS > Vth,VDS ≥ VGS - Vth,ID与VDS无关,仅受VGS控制,呈现恒流特性
- 典型场景:射频功率放大器(LDMOS/GaN HEMT)、运算跨导放大器、传感器恒流源、模拟乘法器。此时MOS管利用跨导特性实现电压-电流转换。
核心区别与命名陷阱
最显著差异:
- 三极管的"饱和区" = 开关导通态(低阻)
- MOS管的"饱和区" = 放大态(恒流)
记忆口诀:三极管"饱和"是开关,MOS管"饱和"是放大。
控制方式差异:
- 三极管:电流控制,需持续IB驱动
- MOS管:电压控制,仅需VGS偏置
实际应用中的典型场景
三极管常见应用:
- 开关:小功率LED驱动、玩具电路、继电器驱动(<1W)
- 放大:音频前置放大、运放输入级、射频小信号(<3GHz)
MOS管常见应用:
- 开关:开关电源(>1W)、电机驱动(>10A)、同步整流、数字逻辑(CMOS)
- 放大:射频功放(LDMOS/GaN HEMT)、高压运算放大器
现代趋势:功率>1W的开关应用几乎全部采用MOS管;模拟小信号放大仍保留三极管;数字逻辑完全由MOS管垄断。