مقایسه ترانزیستورهای موز و دوقطبی: تفاوت ها و زمینه های کاربرد

ترانزیستورها در مدارها برای عملیات سوئیچینگ یا در پیکربندی‌های تقویت‌کننده کاربردهای عمومی دارند. در میان دسته‌های متعدد ترانزیستورهای موجود در امروز، منحصر به فردترین و پرکاربردترین‌ها ترانزیستورهای اکسید فلزی نیمه‌رسانا (مُس)ترانزیستورها و ترانزیستورهای دو قطبی (BJT) هستند. با این حال، در این مقاله قصد داریم مقایسه‌ای از این دو دستگاه نیمه‌رسانا بر اساس ویژگی‌ها، خصوصیات، موانع و استفاده‌های پایه‌ای آن‌ها ارائه دهیم.

تفاوت‌های کلیدی: مکانیزم خاصیت

عملکرد دو دستگاه یکی از زمینه‌هایی است که تفاوت قابل توجهی وجود دارد. برای هر دو این دستگاه‌ها، ترانزیستورهای MOS و دو قطبی گاهی به عنوان سوئیچ و تقویت‌کننده عمل می‌کنند، اما نحوه انجام این کار کاملاً متفاوت است. سوئیچینگ توسط یک ترانزیستور MOS با تغییر رسانایی کانال به وسیله میدان‌های الکتریکی ناشی از ولتاژ گیت انجام می‌شود. این توضیح می‌دهد که چرا سوئیچ کردن سریع در ولتاژ متوسط با حداقل اتلاف انرژی زمانی که دستگاه در حالت بی‌کار یا خاموش است، امکان‌پذیر است.

معیارهای عملکرد: سرعت، مصرف انرژی و نویز

سرعت:

تنها سرعت زمانی است که ترانزیستورهای MOS با ترانزیستورهای دو قطبی مقایسه می‌شوند، در این صورت احتمالاً ترانزیستورهای MOS بسیار مطلوب خواهند بود و بنابراین اگر استفاده شوند، در کاربردهای فرکانس بالا و مدارهای منطقی دیجیتال خواهند بود. توانایی روشن و خاموش کردن دستگاه‌های MOS در یک بازه زمانی کوتاه به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که عملیات پردازش سیگنال‌های پیچیده را که در آن‌ها اثرات یا نویز وجود دارد، انجام دهند.

مصرف برق:

در واقع و از نظر جنبه‌های صرفه‌جویی در انرژی، در بیشتر موارد، در این مورد، MOSها نسبت به همتایان دو قطبی خود یعنی آبی برتری دارند در حالی که دو قطبی CMOS معمولاً با قدرت استاتیک در حالت آماده به کار نزدیک به صفر ساخته می‌شود. این برای پروژه‌های ساخت دستگاه‌های قابل حمل یا دستگاه‌های باتری‌خور و طراحی‌هایی که به قدرت بالا نیاز ندارند، بسیار مفید است.

سر و صدا:

ترانزیستورهای دو قطبی مشاهده شده‌اند که نسبت به دستگاه‌های MOS کمتر نویز دارند، به‌ویژه در عملیات فرکانس پایین که معمولاً در مدارهای آنالوگ مورد نیاز است به دلیل سوءاستفاده زیاد از نسبت سیگنال به نویز. در این زمینه، با این حال، بهبود دستگاه‌های MOS سطح نویز گرافیک را کاهش داده و فاصله را کوچک‌تر کرده است.

بنابراین، به نظر می‌رسد که استفاده از ترانزیستورهای MOS یا دو قطبی عمدتاً به نیازهای وظیفه بستگی دارد. در صورتی که سنتز دیجیتال با فرکانس بالا، کیفیت خوب و مصرف توان پایین مورد نیاز باشد، ترانزیستورهای MOS برای این کار مناسب هستند. با این حال، در سیستم‌های تنبیهی که خطی بودن بالا و نویز پایین الزامی است، پیش‌بینی‌کننده‌های دو قطبی به سطح مطلوب نمی‌رسند.