униполярные +и биполярные транзисторы

Транзисторы плотно вошли в нашу жизнь, как часть всевозможных электроприборов. Их можно встретить как в мощном промышленном оборудовании, так и в миниатюрных устройствах. Однако для начинающего мастера или радиолюбителя полезно изучить не только принципиальное устройство данного элемента, но и разновидности. Есть 2 основных категории – полевые (униполярные) и биполярные транзисторы. Предлагаем рассмотреть, в чем их различия, и как они влияют на область применения.

Способ управления

Из самого названия становится понятно, что униполярные транзисторы регулируются за счет электрического поля затвора, тогда как биполярный транзистор SMD, как и любого другого типа управляет передачей заряда посредством тока базы. 

Разница в данном случае носит кардинальный характер. Касательно биполярных моделей коллекторный ток изменяется благодаря изменению базового показателя. Отсюда исходит, что через небольшие изменения малого значения базового вывода можно влиять на проводящую способность коллектора, который способен иметь достаточно высокие показатели тока. Униполярные радиоэлементы для управления используют изменение показателя тока на участке исток-затвор. Учитывая данную особенность, управляющий ток становится не нужен.

Скорость срабатывания

Относительно того, насколько быстро срабатывает транзистор, можно с уверенностью выделить преимущество полевых моделей перед биполярными. Например, при формировании ШИМ биполярный транзистор применяют крайне редко. Причин тому несколько, но одна из них в том, что полевые транзисторы обеспечивают высокое сопротивление на участке входа с минимальными затратами даже при высокой частоте управления. 

Также преимущество состоит в самом принципе работы, а точнее – количестве частиц, отвечающих за перенос заряда:

• полевые модели транзисторов исключают скапливание и распределение неосновных частиц. Это повышает скорость реакции. 
• один тип носителей заряда позволяет поднять планку эффективного усиления. Исключается инжекция неосновных заряженных частиц, что в свою очередь снижает уровень помех и повышает экономичность при использовании транзисторов в высоковольтной технике.

Благодаря таким особенностям полевые модели чаще применяют в энергоемких схемах.

Нагрев и последствия

В процессе эксплуатации транзисторов в усилительных схемах естественным эффектом будет нагревание элемента. Не самые сильные биполярные транзисторы средней мощности имеют при этом ощутимое снижение показателя сопротивления, не говоря о мощных моделях промышленного типа. При достижении определенных температур ток на участке коллектор-эмиттер будет расти, снижая эффективность детали в целом. 

Относительно полевых радиоэлементов эффект будет полностью обратным. Это значит, что при нагреве детали, ее сопротивление будет увеличиваться, снижая показатели тока на промежутке между стоком и истоком. Это обеспечивает пропорциональный рост сопротивления, исходящий из нагрузки. Данное свойство позволяет объединять полевые транзисторы в параллельные схемы без потери эффективности, что дает возможность работать с более высоким напряжением. Это свойство часто используется в инверторах.

Для параллельного соединения биполярных транзисторов потребуется применить дополнительные элементы в виде выравнивающих резисторов. Они позволяют избежать пробоя в одном из транзисторов высоковольтного переключателя. 

Где могут применяться

В связи с особенностями обеих разновидностей транзисторов, сферы их использования разделены. Для полевых моделей это может быть целый набор схем, включая цифровые микросхемы с минимальными запросами в режиме ожидания. Аналоговые версии микросхем с униполярными транзисторами отличаются высокой линейностью усиления при высоком разнообразии напряжения питания и выхода. 

Еще одним эффективным направлением эксплуатации униполярных моделей являются схемы типа reel-to-reel. Преимущество в исключении резисторных делителей и ограничителей напряжения. Причем это справедливо даже для последовательного соединения нескольких схем по принципу выход-вход.

Биполярные же вариации имеют свою нишу, чаще связанную с усилением и модуляцией сигнала:

• усилители профессионального уровня, аудиосистемы и гитарные модели;
• модуляторы;
• детекторы напряжения;
• инверторы логического типа;
• микросхемы, работающие на принципе транзисторной логики.

В зависимости от типа устройства, такие представители, как биполярный транзистор M536 и подобные ему могут быть с успехом заменены униполярными элементами. Главное – соответствие требуемым эксплуатационным характеристикам и мощности.