Para saber os prós e os contras dos transistores BJT versus FET, primeiro precisamos saber qual é seu uso no circuito e então podemos entender os benefícios e as perdas dos transistores BJT versus FET.
Uso de Bjt: este é o melhor dispositivo na maioria das aplicações analógicas ‘lineares’. interruptores, lógica, etc. mais adequados para CMOS. No entanto, obter acesso adequado ao BJT em processos modernos é menos comum. integração é uma tecnologia de processo que avança para o nicho CMOS e bipolar.
- Bjt tem uma relação exponencial: ic = is*exp( vbe / vt )
- O CMOS está se aproximando porque os comprimentos dos canais estão diminuindo nos nós de processo modernos… mas isso ainda não é bem o caso. Prevejo que pode atingir exp() mas não ultrapassá-lo.
- Essa ótima característica de sinal é fortemente não-linear (embora muitos digam que o bjt é mais linear, isso na verdade é incorreto). esta alta derivada resulta em uma alta transcondutância. transcondutância (gm) é uma excelente ferramenta em circuitos analógicos. fornece ganho, velocidade (mais do que gm ajuda na compensação de feedback) e faz isso com uma corrente de polarização mais baixa (dispositivos menores).
- As características exp() fornecem equações simples e confiáveis para análise manual. Não é realmente um motivo para usar o dispositivo, mas é mais fácil de gerenciar.
- Menor ruído que o CMOS. melhor GM, melhor ruído.
- Ruído de cintilação mínimo. CMOS é notoriamente ruim para ruído brilhante, especialmente em geometrias mais finas.
- Melhor impedância de saída.
- Ganho intrínseco do dispositivo muito maior.
- Melhor correspondência (ao contrário das entradas anteriores), o bjt tem uma entrada inferior referida como deslocamento vbe. a razão pela qual algumas pessoas consideram mais sensibilidade é que a transcondutância é tão grande que pequenos deslocamentos levam a maiores desvios de polarização de corrente. É fácil de gerenciar. Eu preferiria ter uma mudança de entrada baixa em comparação com uma combinação ruim com um GM ruim para estabilizá-la.
Usos do CMOS: a única opção real para lógica, mas também tem algumas vantagens analógicas interessantes. o maior impulso para o CMOS é a integração com aplicativos digitais. a integração empurra todo o desenvolvimento de IC para CMOS para conteúdo digital. apenas mais aplicativos de nicho ainda usam bipolar.
- Interruptores. cmos faz ótimas mudanças.
- Vazamento na porta. O CMOS não possui corrente de porta (os nós de processo modernos começam a apresentar mais vazamentos de porta, mas essencialmente zero para os padrões BJT). isso é importante em circuitos de capacitores chaveados.
- A região do Triodo é bem comportada. Se o BJT entrar na região de saturação, a corrente de base pode ficar muito alta, o que pode afetar os circuitos de polarização e bloquear o circuito. feedback positivo. Como resultado, a polarização Bjt é mais complexa e aumenta o risco de transientes não planejados no circuito.
Prós do BJT:
Bjt na dimensão física e no mesmo preço geralmente podem fornecer uma velocidade muito maior, pois possuem pouca capacitância de entrada.
Bjt pode gerar lucros muito maiores. basta pegar um monte de componentes e compará-los, e você descobrirá que o bjt oferece melhores características de ganho e, portanto, requer menos etapas de ganho.
O estágio amplificador bjt é muito mais linear que o estágio amplificador MOSFET, uma vez que o ganho é independente da tensão de polarização. isso dá melhor lealdade.
Bjt é capaz de lidar com corrente de saída mais alta para saída de sinal e pode ter impedância de saída mais baixa. em amplificadores destinados a acionar uma carga de entrada de baixa impedância ou fornecer grandes quantidades de energia, esta é uma enorme vantagem. muitos amplificadores operacionais de alta qualidade são feitos com processo bicmos usando par bjt para estágio de buffer de saída.
Contras do BJT:
Bjt é um dispositivo que é operado neste momento, em vez de operado com tensão. na maioria das vezes isso significa maior consumo de energia.
O Bjt tem uma relação de entrada-saída essencialmente reversível, polarizando o terminal oposto ao projeto pretendido. o que isso significa é que um projeto de amplificador desleixado pode mais facilmente resultar em feedback positivo e, portanto, tornar-se instável. Já vi isso antes em um dos meus designs anteriores na escola e não sei. (Eu fiz, mas não muito depois).
Bjt tem uma impedância de entrada mais baixa. isso significa que o dispositivo de impedância de saída mais alta pode não corresponder ao bjt de entrada.
Os Bjt são mais difíceis de escalar. fetos são fáceis.
Relacionado: bjt tem variação significativa de transistor para transistor, enquanto fets nem tanto.
É mais difícil fazer um bom espelho atual do que o bjt do que o fet.
Prós para MOSFET:
Eles são muito fáceis de medir. quer exatamente metade da corrente? basta fazer o portão com metade da largura.
Alta impedância de entrada. em baixas frequências, essencialmente infinito.
Como a saída é controlada pela tensão de entrada em vez da corrente de entrada, eles consomem energia muito pequena. O motivo da vitória da lógica CMOS em relação a outras tecnologias de processo é o consumo de energia, combinado com escalabilidade. no circuito CMOS, a porta da porta de energia é consumida apenas quando o circuito de comutação está em estado, enquanto outras formas lógicas consomem energia para permanecer na posição ativa ou inativa.
Considerando que a maioria dos circuitos digitais são CMOS, usar fets para projeto de circuito remoto analógico é muito mais barato do que usar BJT porque não requer uma série de etapas adicionais de processo.
Fácil o suficiente para tornar o MOSFET quase idêntico. correspondência simples de transistor para transistor.
É mais fácil projetar um circuito estável com MOSFET. a menos que você adicione feedback, eles não agem repentinamente de cabeça para baixo e se tornam instáveis.
Contras do MOSFET:
Não tão alta quanto a fidelidade do bjt, pois o ganho será um pouco diferente conforme você aumenta a tensão de entrada (ou seja, produzirá harmônicos muito fracos).
Capacitância de entrada. quanto maior o ganho, maior será a capacitância de entrada graças ao efeito miller.
Não consigo conduzir muito bem uma carga de baixa impedância.
Baixo ganho por seção, o que muitas vezes significa que são necessários mais estágios de amplificação para obter maior ganho, mesmo ao usar técnicas de design avançadas. cada estágio de amplificação adiciona ruído – ou seja, você nunca conseguirá uma relação sinal-ruído melhor na saída do que na entrada.
Esta lista não é compreensiva. é simplesmente o melhor que posso fazer de cabeça.
