BJT và FET là hai loại transistor khác nhau và còn được gọi là thiết bị bán dẫn tích cực. Từ viết tắt của BJT là Bipolar Junction Transistor hay transistor lưỡng cực và FET là viết tắt của Field Effect Transistor hay transistor trường. Transistor trường và transistor lưỡng cực có nhiều gói khác nhau dựa trên xếp hạng tần số hoạt động, dòng điện, điện áp và công suất. BJT và FET có thể được sử dụng làm công tắc và bộ khuếch đại trong các mạch điện và điện tử. Sự khác biệt chính giữa BJT và FET là trong transistor trường chỉ có dòng hạt mang điện đa số, trong khi BJT có cả dòng hạt mang điện đa số và thiểu số.

Định nghĩa

BJT

BJT là một loại bóng bán dẫn, chúng sử dụng cả các hạt mang điện đa số và các hạt mang điện thiểu số. Chúng có 2 loại khác nhau là PNP và NPN, thường dùng để khuếch đại dòng điện.Thông thường, BJT thường dùng làm các công tắc và bộ khuếch đại trong các thiết bị điện tử đa dạng như Tivi, điện thoại, điều khiển công nghiệp, máy tính hoặc các bộ khuếch đại âm thanh.

FET

FET (tên tiếng Anh là Field-effect transistor) là một bóng bán dẫn đơn cực, khác với bóng lưỡng cực BJT. Trong FET, dòng điện o/p được điều khiển bởi điện trường.Khi so sánh BJT và FET, bạn sẽ thấy chúng có cách hoạt động hoàn toàn khác nhau. Bên trong FET bao gồm 3 thiết bị đầu cuối là Source, Drain và Gate. Các hạt mang điện trong FET là electron hoặc holes, và các hạt này di chuyển từ cực Source đến cực Drain thông qua các kênh. Bạn có thể điều khiển dòng các hạt mang điện này thông qua điện áp giữa Source và Gate

Cấu tạo

BJT

Transistor lưỡng cực bao gồm hai lớp tiếp giáp p-n. Tùy thuộc vào cấu trúc của BJT, nó được phân thành hai loại PNP và NPN. Trong transistor NPN, chất bán dẫn loại P pha tạp nhẹ được đặt giữa hai chất bán dẫn loại N pha tạp nhiều. Tương tự, transistor PNP được hình thành bằng cách đặt một chất bán dẫn loại N giữa các chất bán dẫn loại P. Cấu tạo của transistor lưỡng cực được minh họa bên dưới. Cực phát và cực góp trong cấu trúc dưới đây được gọi là chất bán dẫn loại n và loại p, được ký hiệu là ‘E’ và ‘C’. Trong khi chân cực gốc còn lại được gọi là bán dẫn loại p ký hiệu là ‘B’.

Khi một điện áp cao được kết nối ở chế độ phân cực ngược trên cả cực gốc và cực góp sẽ tạo ra vùng suy giảm cao hình thành qua đường giao nhau BE, với một điện trường mạnh ngăn các lỗ trống từ cực B đến cực C. Bất cứ khi nào cực E và cực B được kết nối trong phân cực thuận, dòng electron sẽ hướng từ cực phát đến cực gốc. Trong cực gốc, một số điện tử tái kết hợp với các lỗ trống, nhưng điện trường qua mặt tiếp giáp B-C sẽ thu hút các điện tử. Hầu hết các electron tràn vào cực góp để tạo ra một dòng điện cực lớn. Vì dòng điện lớn qua cực góp có thể được điều khiển bằng dòng điện nhỏ qua cực phát. Nếu hiệu điện thế qua tiếp giáp BE không mạnh, thì các điện tử không thể đi vào cực góp, do đó, không có dòng điện chạy qua cực góp. Vì lý do này, transistor lưỡng cực cũng được sử dụng như một công tắc. Tiếp giáp PNP cũng hoạt động với nguyên tắc tương tự, nhưng cực gốc được làm bằng vật liệu loại N và phần lớn các hạt mang điện trong transistor PNP là các lỗ trống.

FET

Transistor trường được phân thành hai loại JFET và MOSFET. Hai transistor này có nguyên lý hoạt động tương tự nhau. Cấu tạo của JFET kênh p được hiển thị bên dưới. Trong JFET kênh p, hạt mang điện tích đa số đi từ cực nguồn đến cực máng. Cực nguồn và cực máng được ký hiệu là S và D.

Cực cổng được kết nối ở chế độ phân cực nghịch với nguồn điện áp để có thể hình thành lớp suy giảm trên các vùng của cổng và kênh mà dòng điện tích chảy qua. Bất cứ khi nào điện áp nghịch trên cực cổng được tăng lên, lớp suy giảm sẽ tăng lên. Vì vậy, nó có thể ngăn dòng điện từ cực nguồn đến cực máng. Vì vậy, bằng cách thay đổi điện áp tại cực cổng, dòng điện từ cực nguồn đến cực cống có thể được kiểm soát.

Bảng tổng quan so sánh

Ứng dụng

Cả BJT và FET đều có những ứng dụng riêng biệt trong lĩnh vực điện tử và điện lạnh, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng thiết kế.

Ứng dụng của BJT:

Mạch khuếch đại tín hiệu âm thanh: Trong các thiết bị âm thanh, BJT được sử dụng rộng rãi để khuếch đại tín hiệu âm thanh.

Mạch điều khiển động cơ: BJT được dùng làm công tắc để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

Mạch nguồn: BJT được sử dụng trong mạch chỉnh lưu và ổn áp trong các nguồn điện.

Mạch bảo vệ: Sử dụng BJT để bảo vệ các mạch điện khỏi sự cố quá áp hoặc quá dòng.

Ứng dụng của FET:

Mạch khuếch đại tần số cao: FET được ưa chuộng trong các mạch khuếch đại tần số cao, ví dụ như mạch khuếch đại RF.

Mạch số: FET được sử dụng rộng rãi trong các mạch số, chẳng hạn như các cổng logic.

Mạch chuyển mạch tốc độ cao: FET rất phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tốc độ chuyển mạch cao.

Mạch điều khiển động cơ tốc độ cao: FET được dùng để điều khiển động cơ servo và các động cơ tốc độ cao.

Các thông số quan trọng

Dù chúng ta muốn liệt kê mọi thông số được tìm thấy trên bảng dữ liệu, không phải tất cả thông số đều liên quan đến mọi ứng dụng. Có một số thông số là phổ quát cho hầu như mọi ứng dụng:

Điện trở trạng thái on: Đây là một trong những thông số quan trọng nhất vì nó quyết định hiệu quả của FET trong việc cung cấp và chuyển mạch điện năng.

Dòng rò: Ngay cả khi ở trạng thái tắt, vẫn có một lượng nhỏ dòng điện chảy giữa nguồn và cống, dẫn đến một số mất mát công suất ở trạng thái TẮT.

Điện dung cực: Những giá trị này cho điện dung sẽ giới hạn thời gian chuyển mạch trong thiết bị. Điều này không thường quan trọng trừ khi bạn đang thiết kế một sản phẩm tương tự tần số cao.

Nhiệt độ tối đa tuyệt đối: FETs sẽ hỏng nếu nhiệt độ kênh đạt đến giá trị đánh giá tối đa của nó. Thông thường có một yếu tố an toàn nhỏ ở đây, nhưng những linh kiện này cần được chọn khi xem xét môi trường nơi chúng sẽ được triển khai.

Đánh giá điện áp/dòng điện: Cặp giá trị này được chỉ định cho một phương pháp điều khiển cụ thể (DC, xung, hoặc hài hòa) và sẽ xác định khu vực hoạt động an toàn của một FET. Một khi những thông số này vượt quá cho một FET cụ thể, thiết bị có thể trải qua sự hỏng và sẽ hỏng.

Điểm cuối cùng này quan trọng vì nó liên quan đến khu vực hoạt động an toàn của một FET. Tất cả FETs có một sự kết hợp của điện áp nguồn-đến-cống (V(DS)) và dòng cống (I(D)) trong đó một FET có thể được vận hành mà không hỏng. Sự kết hợp của điện áp, dòng điện, và phương pháp điều khiển hình thành khu vực hoạt động an toàn cho một MOSFET, có thể được vẽ ra trên một đồ thị.

‍