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? ? ? 場(chǎng)效應(yīng)管和晶閘管都是電子電路中常用的開關(guān)型器件，但是兩者存在本質(zhì)的區(qū)別。場(chǎng)效應(yīng)管包括結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET和金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET。而晶閘管一般是指可控硅，可控硅按照導(dǎo)通方向可以分為單向可控硅SCR和雙向可控硅Triac。關(guān)于這兩個(gè)電子器件在很多電路中都會(huì)遇到，比如場(chǎng)效應(yīng)管可以作為電磁爐中的開關(guān)振蕩管、電瓶車充電器電路中作為開關(guān)管使用，場(chǎng)效應(yīng)管尤其在電腦主板中用的比較多；對(duì)于晶閘管我們俗稱可控硅，這個(gè)器件我第一次接觸是在學(xué)習(xí)晶閘管變流技術(shù)中使用過，隨著后面的學(xué)習(xí)我發(fā)現(xiàn)晶閘管用的也非常多，比如在一些調(diào)速風(fēng)扇的電路中就能夠見到可控硅、在智能調(diào)光電路中也是用的可控硅和在洗衣機(jī)電路中都可以用到可控硅。
什么是場(chǎng)效應(yīng)管
這里主要介紹MOSFET。MOSFET有三個(gè)電極，分別為柵極G、源極S和漏極D，其中柵極G為控制端，源極S和漏極D為輸出端。從半導(dǎo)體的構(gòu)成方面可以分為NMOS和PMOS。這兩種MOS的電路符號(hào)如下圖所示：
PMOS的襯底為N型半導(dǎo)體，在VGS《0時(shí)，會(huì)形成P溝道，所以叫做P溝道MOS；而NMOS的襯底為P型半導(dǎo)體，在VGS》0時(shí)，會(huì)形成N溝道，所以叫做N溝道MOS。
MOS管是電壓驅(qū)動(dòng)型的器件，主要用作可控整流、功率開關(guān)、信號(hào)放大等，應(yīng)用比較廣泛。MOS管的通道依靠VGS的電平，對(duì)于NMOS而言，VGS 》0時(shí)，NMOS導(dǎo)通，否則NMOS截止；對(duì)于PMOS而言，VGS《0，PMOS導(dǎo)通，否則截止。
晶閘管又稱可控硅，其與場(chǎng)效應(yīng)管一樣，皆為半導(dǎo)體器件，它們的外形封裝也基本一樣，但它們?cè)陔娐分械挠猛緟s不一樣。
▲ TO-220封裝的BT136雙向晶閘管。
▲ TO-220封裝的N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
晶閘管可分為單向晶閘管和雙向晶閘管兩種。它們?cè)陔娮与娐分锌梢宰鳛殡娮娱_關(guān)使用，用來(lái)控制負(fù)載的通斷；可以用來(lái)調(diào)節(jié)交流電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光、調(diào)速、調(diào)溫。另外，單向晶閘管還可以用于整流。
晶閘管在日常中用的很廣，像家里用的聲控?zé)簦话悴捎肂T169、MCR100-6這類小功率單向晶閘管作為電子開關(guān)驅(qū)動(dòng)燈泡工作。在白熾燈泡無(wú)級(jí)調(diào)光或電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路中，常用BT136這類大功率的雙向晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光或調(diào)速。
▲ 雙向晶閘管的電路符號(hào)。
▲ MOS場(chǎng)效應(yīng)管的電路符號(hào)。
場(chǎng)效應(yīng)管屬于單極型半導(dǎo)體器件，其可以分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管兩種，每種類型的場(chǎng)效應(yīng)管又有P溝道和N溝道之分。場(chǎng)效應(yīng)管在電子電路中既可以作為放大器件用來(lái)放大信號(hào)，又可以作為開關(guān)器件用來(lái)控制負(fù)載的通斷，故場(chǎng)效應(yīng)管的用途比晶閘管更廣一些。
在功放電路中，采用VMOS場(chǎng)效應(yīng)管作為功率放大元件，可以提高音質(zhì)；在開關(guān)電路中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)等大電流負(fù)載時(shí)，選用MOS場(chǎng)效應(yīng)管作為電子開關(guān)，可以減輕前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)擔(dān)（若選用晶閘管的話，需要從前級(jí)電路汲取較大的驅(qū)動(dòng)電流）。
以上是從應(yīng)用來(lái)區(qū)分場(chǎng)效應(yīng)管和晶閘管的區(qū)別
下面我們從內(nèi)部參數(shù)來(lái)區(qū)分分場(chǎng)效應(yīng)管和晶閘管的區(qū)別
第一點(diǎn)是場(chǎng)效應(yīng)管與晶閘管的控制方式不同
1、場(chǎng)效應(yīng)管
隨著電子技術(shù)不斷進(jìn)步，場(chǎng)效應(yīng)管的種類有好幾種，我們最常見的有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（FET管）和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET管）這兩類。這兩類場(chǎng)效應(yīng)管都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，它們都是利用半導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管電流大小的，下面我用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，也就是我們俗稱的MOS管來(lái)說(shuō)明這個(gè)問題。比如下圖的N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)柵極與源極間的Ugs電壓大于一定值時(shí)，并且Uds大于零，這時(shí)Rds的等效電阻非常小，就可以有較大的電流由漏極流向源極，它們之間就好像用一根導(dǎo)線連起來(lái)一樣。
當(dāng)柵極G與源極S間的Ugs電壓小到一定值的時(shí)候，或者Ugs電壓等于零的時(shí)候，那么漏極D和源極S之間的等效電阻就非常大，就像斷開的導(dǎo)線一樣無(wú)論如何是沒有電流通過的。由此可見場(chǎng)效應(yīng)管是通過在柵極和源極之間建立了一定的電壓后才控制了漏極與源極之間的接通的。
2、晶閘管
下面我們?cè)僬f(shuō)一說(shuō)這個(gè)晶閘管，它是一個(gè)功率半導(dǎo)體器件，是在二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可用于整流半導(dǎo)體器件。下面我們說(shuō)說(shuō)如何控制它的通斷，要使晶閘管導(dǎo)通要滿足兩個(gè)條件，第一個(gè)是要給晶閘管的控制極G加一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，也就是在門極G和晶閘管的陰極K之間加一個(gè)足夠大的正向電流與電壓，同時(shí)呢晶閘管的陽(yáng)極要高于陰極，這樣陽(yáng)極A與陰極K之間的等效電阻就非常小了，就像用導(dǎo)線連接起來(lái)一樣。
當(dāng)要關(guān)斷晶閘管時(shí)，只要我們把陽(yáng)極A與陰極K之間的電流減小到一定值的時(shí)候，這個(gè)晶閘管的陽(yáng)極A與陰極K之間就像斷開一樣，無(wú)法有電流通過?；蛘呶覀儼丫чl管的陽(yáng)極A的電壓低于陰極K的電壓也可以關(guān)斷這個(gè)晶閘管。
通過上面的分析我們可以知道，場(chǎng)效應(yīng)管與晶閘管的控制方式是不同的，場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制其通斷的半導(dǎo)體器件，我們稱它是壓控型器件；晶閘管的控制方式是由一定的電流值來(lái)觸發(fā)晶閘管的導(dǎo)通，我們俗稱它是流控型器件而且它是一個(gè)半控型半導(dǎo)體器件，也就是說(shuō)晶閘管的門控極G只能控制晶閘管的導(dǎo)通而不能控制晶閘管的關(guān)斷。
第二點(diǎn)是場(chǎng)效應(yīng)管與晶閘管的輸入電阻不同
場(chǎng)效應(yīng)管的直流等效輸入電阻非常高，其阻值可以達(dá)到10九次方歐姆，對(duì)于MOSFET管來(lái)說(shuō)最高可以達(dá)到10十五次方歐姆，鑒于這樣的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)由場(chǎng)效應(yīng)管組成的電路功耗都比較小、它的穩(wěn)定性和抗干擾能力都很強(qiáng)，所以現(xiàn)在很多集成芯片中都采用的是場(chǎng)效應(yīng)管組成的集成電路，有的工作電壓可以低到2V以下。
而對(duì)與晶閘管組成的電路來(lái)說(shuō)在輸入直流等效電阻方面它比較低、這樣就決定了它的功耗非常大，抗干擾能力遠(yuǎn)不如場(chǎng)效應(yīng)管，這也就說(shuō)明了晶閘管組成的電路它的穩(wěn)定性也不如場(chǎng)效應(yīng)管。
第三點(diǎn)是場(chǎng)效應(yīng)管與晶閘管的作用不同
我們從它們的組成結(jié)構(gòu)可以看出，對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)說(shuō)它可以放大信號(hào)，因此可以用在放大電路中作為放大器來(lái)用，也可以作為高速電子開關(guān)控制負(fù)載的通斷，比如開關(guān)電源中的場(chǎng)效應(yīng)管就起到這個(gè)功能，同時(shí)運(yùn)用場(chǎng)效應(yīng)管還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制，比如PWN波的調(diào)制輸出、令外在調(diào)光電路、調(diào)溫電路等都可以用到。
從晶閘管的工作過程來(lái)看它不能用來(lái)放大電路的信號(hào)，因此它是不可以作為器放大器來(lái)使用的。一般晶閘管用在整流電路和控制大負(fù)載電路中。當(dāng)它作為電子開關(guān)使用時(shí)，其工作頻率也沒有場(chǎng)效應(yīng)管高，一般只能用在低速控制的場(chǎng)合。
第四點(diǎn)是場(chǎng)效應(yīng)管與晶閘管的集成度不同
從場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)可以看出它的結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，尤其在制造工藝上要比晶閘管簡(jiǎn)單許多，再加上其功耗小，噪聲低同時(shí)熱穩(wěn)定性也很好，抗輻射能力也強(qiáng)。對(duì)于集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身的它在大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路中都會(huì)被用到，對(duì)于晶閘管來(lái)說(shuō)就無(wú)法做到這一點(diǎn)。
第五點(diǎn)是場(chǎng)效應(yīng)管與晶閘管的“短板”不一樣
場(chǎng)效應(yīng)管在平時(shí)儲(chǔ)存保管的時(shí)候?qū)o電要求非常高，由于MOS管的輸入阻抗非常高，在MOS管不使用的時(shí)候一定要將柵極G、源極S和漏極D這三個(gè)電極短接在一起，這樣可以防止場(chǎng)效應(yīng)管因靜電場(chǎng)的電壓較高使場(chǎng)效應(yīng)管損壞。所以場(chǎng)效應(yīng)管的弱點(diǎn)是對(duì)靜電的要求比較嚴(yán)格。因此我們?cè)?u>焊接場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)所使用的電烙鐵要有外接地線，這樣可以屏蔽掉交流電場(chǎng)，防止場(chǎng)效應(yīng)管遭到損壞，當(dāng)我焊接場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)，特別是MOSFET管時(shí)，我都是先把烙鐵的電源斷掉，然后用烙鐵的余熱去焊接場(chǎng)效應(yīng)管。而對(duì)于晶閘管來(lái)說(shuō)，它的“軟肋”是過電流的能力比較差，在組成電路時(shí)要設(shè)計(jì)很多的保護(hù)環(huán)節(jié)，使用相對(duì)比較麻煩。
