Podręcznik
3. Wybrane układy analogowe
3.6. Porównanie tranzystorów MOS i bipolarnych jako elementów wzmacniających
Możemy teraz porównać tranzystory MOS i bipolarne z punktu widzenia zastosowań w układach wzmacniaczy.
Porównamy wartość transkonduktancji - parametru, od którego w stopniach wzmacniających zależy wartość wzmocnienia napięciowego. Stosunek tych transkonduktancji wynosi
3.25 |
Dla jednakowych wartości prądów – drenu w tranzystorze MOS i kolektora w tranzystorze bipolarnym – transkonduktancja tranzystora bipolarnego jest kilkadziesiąt razy wyższa, bowiem jest to napięcie mające wartość około 26 mV (przy temperaturze otoczenia), podczas gdy różnica napięć w typowych warunkach pracy tranzystora MOS jest wielokrotnie większa. Dużo wyższa transkonduktancja czyni tranzystor bipolarny elementem korzystniejszym w układach analogowych, zwłaszcza w układach wzmacniaczy. Są też dalsze cechy tego elementu dające mu przewagę. W tablicy poniżej pokazane są główne różnice między tranzystorami MOS i bipolarnymi.
Tabela 2
Właściwość |
Tranzystor MOS |
Tranzystor bipolarny |
Transkonduktancja |
|
Większa niż w tranzystorze MOS |
Max. częstotliwość pracy |
Kilkanaście GHz |
Kilkaset GHz |
Rezystancja wejściowa |
Praktycznie nieskończenie wielka (bramka izolowana) |
Mała (niepomijalny prąd bazy) |
Poziom szumów |
|
Mniejszy niż w tranzystorze MOS |
Rozrzuty produkcyjne |
|
Mniejsze niż w tranzystorze MOS |
Tranzystory bipolarne mają w układach analogowych wyraźną przewagę. Przez wiele lat układy analogowe były wykonywane wyłącznie przy użyciu tranzystorów bipolarnych. Dziś popularność technologii CMOS oraz względy ekonomiczne spowodowały, że układy analogowe CMOS są z powodzeniem stosowane, zwłaszcza jako bloki analogowe w układach typu „system on chip”.