BJT 與 MOSFET 的差異:控制方式、速度、用途比較
雙極性電晶體(BJT)以基極電流控制,MOSFET 則以絕緣閘極的電壓控制。從這項差異,就能說明其他許多特性。MOSFET 幾乎沒有穩態的輸入電流,容易整合數十億個,因此是數位 IC 的主角。另一方面,BJT 的轉導大、雜訊低,所以在類比與 RF 電路中至今仍在使用。
| 項目 | BJT | MOSFET |
|---|---|---|
| 控制方式 | 電流控制。由基極電流決定集極電流 | 電壓控制。由閘極電壓決定汲極電流 |
| 輸入電流 | 穩態時需要基極電流(集極電流除以電流增益的值) | 穩態的閘極電流幾乎為 0。但每次切換都需要對閘極電容充放電 |
| 載子 | 電子與電洞兩者都參與(雙極性) | 在通道中流動的只有一種載子(單極性) |
| 轉導 | 相同電流下較大(gm = IC / VT。1 mA 時約 38 mS) | 相同電流下較小(gm = 2 ID / (VGS − Vth)) |
| 切換速度 | 驅動到飽和時,會因少數載子的累積而變慢 | 沒有少數載子的累積,因此較快 |
| 導通狀態 | 飽和電壓 VCE(sat) 約 0.1~0.3 V 且固定 | 表現為電阻 RDS(on),損耗為 I²R |
| 溫度特性 | 溫度上升電流會增加,有熱失控的疑慮。不易並聯 | 溫度上升導通電阻會增加,電流因此分散。容易並聯 |
| 雜訊 | 低頻(1/f)雜訊小 | 1/f 雜訊大 |
| 積體度 | 面積大,且需要偏壓電流。用於類比、RF、高速電路(SiGe HBT、BiCMOS) | 小,在 CMOS 中靜態耗電幾乎為 0。是微處理器與記憶體的基本元件 |
| 主要用途 | 類比放大、RF 電路、能隙參考電壓、單純的離散式開關 | 數位邏輯、記憶體、功率切換、現代大多數的 IC |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。