Porównanie tranzystora PNP z tranzystorem

Porównanie tranzystora PNP i tranzystora MOSFET z kanałem typu P
Porównanie tranzystora PNP z tranzystorem
MOSFET z kanałem typu P
kanał-P
PNP
e
10k
10k b
c
b e
BC557 c
obciążenie
18V
G
IRF4905
obciążenie
S
D
bramka
źródło
dren
Rys. 1
Podobieństwa (i różnice) między komplementarnymi tranzystorami obu typów są w pełni
analogiczne. Należy jedynie odwrócić kierunki
napięć i prądów. Przy tej okazji warto jednak
dodać, że MOSFET-y mają w dużej mierze niemal symetryczną charakterystykę, co „upoważnia” je do pracy inwersyjnej (gdy dren i źródło
zamieniają się rolami). Taka praca jest często
wykorzystywana.
Kiedy obciążenie decyduje o kierunku prądu,
a tranzystor zachowuje się jak niskoomowy
rezystor. Należy jednak dodać, że MOSFET-y
mają w swej strukturze tzw. body diodę. Diodę
zwaną inwersyjną, gdyż włączoną w przeciwnym kierunku do normalnego kierunku prądu.
Czasem jest ona pożądana, czasem po prostu nie przeszkadza, a czasem (choć b. rzadko)
komplikuje sprawy. Jednak, ta dioda jest, czy
tego chcemy czy nie, bo wynika to z konstrukcji,
zwykle polaryzacji podłoża. Jeśli jesteśmy przy
mosfet-ach z kanałem P i bipolarnych pnp, to
warto dodać, iż mają one zwykle gorsze parametry, od swych komplementarnych kuzynów.
To z kolei wynika z tego, że w tych tranzystorach dominuje przewodnictwo dziurowe,
a „dziury” mają mniejszą ruchliwość od elektronów. To zaś jest pięknym potwierdzeniem teorii
pracy tych elementów, które są „namacalnym”
dowodem poprawności fizyki kwantowej, w którą
mimo wszystko „trudno uwierzyć”.
Ale spójrzmy na schemat, rysunek 1. Porównując pracę tranzystor MOSFET z kanłem P i bipolarnego pnp, należy w zasadzie powtórzyć to
samo, co w innym materiale zostało omówione,
w przypadku tranzystora MOSFET z kanałem N
i npn. Dodajmy zatem co innego.
Gorsze parametry tranzystorów o dominującym przewodnictwie dziurowym, mają istotne
implikacje układowe. W przypadku MOSFET-ów objawia się to tym, iż tam gdzie byłoby
prościej zastosować tranzystor z kanałem P,
komplikuje się obwód (sterowania), żeby mimo
wszystko wykorzystać MOSFET-a N, bo ten ma
nieco mniejszy Rds(on). A jak się to przekłada
na moc, widzieliśmy w powyższym przykładzie
liczbowym.
Najlepszym przykładem w układach impulsowych, jest high side switch (klucz podłączony od
strony zasilania). Włączanie P-MOSFET-a byłoby łatwe, zaś w przypadku N-MOSFET-a trzeba
wygenerować napięcie spoza zakresu zasilania.
A jednak częściej (w obwodach half-bridge,
czy pełnych mostków) pracują MOSFET-y z kanałem N, rzadziej pary komplementarne. Przy
dużych częstotliwościach, dynamika też ma
istotne znaczenie. A ta w przypadku tranzystorów npn, czy polowych z kanałem N, jest lepsza
aniżeli w przypadku ich komplementarnych kuzynów. Odwołując się do rysunku 1, aby włączyć
tranzystory, wystarczy ściągnąć obwód bazy/
bramki w dół, zapewniając ograniczenie prądu
(pnp) lub napięcia (P-channel mosfet) do bezpiecznej wartości. A co trzeba, jeśli w to miejsce
wstawimy ich komplementarne odpowiedniki?
O stosowanych technikach powiemy w innym
K. Ś
odcinku „teorii”.
SERWIS ELEKTRONIKI