在單片機(jī)I/O口驅(qū)動(dòng)的選擇中,為什么一般都選用三極管而不是MOS管?
首先,我們先看看這兩者的工作原理和特性。
三極管
三極管是一種雙極型晶體管,具有三個(gè)控制電極:基極、發(fā)射極和集電極。
其中基極和發(fā)射極這兩者之間的電流控制著集電極和發(fā)射極之間的電流。三極管的控制電路比較簡(jiǎn)單,只需要通過(guò)一個(gè)基極電流就可以控制集電極電流。
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MOS管
MOS 管是一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管,具有三個(gè)控制電極:源極、漏極和柵極。
其中,柵極和源極之間的電壓控制著漏極和源極這兩者之間的電流。但是相比三極管,MOS管的控制電路就比較復(fù)雜,它需要通過(guò)一個(gè)柵極電壓才能控制漏極電流。
那為什么一般選擇三極管而不是MOS管,從上面這兩者的特性我們就可以很好地進(jìn)行分析啦!由以下四個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比講解(但不限于)
驅(qū)動(dòng)能力:三極管的驅(qū)動(dòng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 MOS 管。三極管的基極驅(qū)動(dòng)電壓只要高于 ube(一般是 0.7v)就能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通,而 MOS 管的驅(qū)動(dòng)電壓就必須高于閾值電壓 vgs,在一些負(fù)載電流較大的場(chǎng)景中,它的驅(qū)動(dòng)能力會(huì)受到影響。因此,在需要高驅(qū)動(dòng)能力的場(chǎng)合,三極管更有優(yōu)勢(shì)。
電流放大能力:MOS 管是一種電壓控制元件,它可以將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。MOS 管的放大能力主要取決于它的導(dǎo)電溝道長(zhǎng)度和寬度,以及柵極電壓。三極管是一種電流放大元件,它可以將小電流放大為較大的電流。
在 NPN 型三極管中,如果基極電流為 Ib,則集電極電流 Ic 最大可達(dá)到 Ib 的約 200 倍(假設(shè) Ib 為 1mA,則 Ic 可達(dá) 200mA)。這意味著,通過(guò)三極管,我們可以將單片機(jī) I/O 口輸出的較小電流放大為較大的電流,從而驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載。
成本角度:三極管的制造工藝會(huì)比較簡(jiǎn)單,成本較低。而 MOS 管的制作工藝相對(duì)三極管就比較復(fù)雜,成本較高。因此,在預(yù)算有限的項(xiàng)目中,三極管會(huì)成為更理想的選擇!
應(yīng)用場(chǎng)景:由于三極管是電流控制型器件,其輸入電阻較高,輸出電阻較低,因此適合在低阻抗負(fù)載(如 LED、電阻負(fù)載等)場(chǎng)合使用。同時(shí),三極管具有較大的電流放大能力,可以用于驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載。但是,三極管的功耗相對(duì)較大,不適合在低功耗場(chǎng)合使用。
MOS 管是電壓控制型器件,其輸入電阻較低,輸出電阻較高,因此適合在高阻抗負(fù)載(如電感、電容負(fù)載等)場(chǎng)合使用。同時(shí),MOS 管具有較小的功耗,可以用于低功耗場(chǎng)合。但是,MOS 管的電流放大能力較小,不適合驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載。
建議:在單片機(jī)I/O口驅(qū)動(dòng)中,選擇三極管還是MOS管主要取決于負(fù)載特性、驅(qū)動(dòng)能力要求和電路工作電壓。在選擇驅(qū)動(dòng)電路時(shí),需要根據(jù)負(fù)載特性和電路工作電壓選擇合適的驅(qū)動(dòng)器件。
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