为什么BJT在功率放大器的输出级中很常见?


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根据我的理解,输出级的作用是将输出阻抗减小到几乎为0。为此,MOSFET似乎更适合,因为它们的Rds更低。

但是我经常看到BJT在离散设计中作为缓冲器,通常在达林顿配置中以增加输入阻抗,而只有一个MOSFET具有足够高的输入阻抗。

我的想法是它更便宜或更简单。功率BJT确实比功率MOSFET便宜一些,在我看来,用BJT发射极跟随器制作相对线性的缓冲器比较简单,而MOSFET源极跟随器可能需要一些反馈。


认为 BJT的膝盖电压比mosfet的膝盖电压更高且更低,这是主要原因。
哈里·斯文森

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问题在于线性区域中的线性直流偏置互补MOSFET具有交叉导通和R * Ciss效应。对于Vbe而言,BJT的预测要比对Vgs的MOSFET(1A)更可预测
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,19年

但是,我们并没有阻止您尝试使用双负反馈环路使其线性化,以减少光晕损耗并消除二次VI效应
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,19年

BJT设计总体上肯定更便宜。我不会说它们如此普遍,因为它们听起来优于其他设计。
托德·威尔考克斯

Answers:


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要制作音频电压源,您希望交叉电压失真为零,这需要静态直流电流>最大电流的1%。负反馈或过大的开环增益可进一步降低这种适度的失真和输出阻抗。对于差分达林顿输出级,可以以mV预测有源二极管偏置DC电压。

但是,对于MOSFET,其导通阈值可以变化50%,例如1至2V或2至4V,因此使用低电压增益线性功率放大器不容易进行交叉导通偏置以消除交叉失真。

编辑5月22日:
同样,如@Thor所述,热阵列存在于微阵列FET结构中,在线性模式下与Vgs NTC效应共享电流,而在全传导模式下对RdsOn具有PTC效应。如果没有正确选择晶体管组件,可能会导致灾难性故障。


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MOSFET在功率放大器中曾经更为常见,但它们通常是横向型功率MOSFET。

大多数现代MOSFET(垂直MOSFET / HEXFET)都针对开关进行了高度优化,并且在线性放大器设计中需要非常仔细的设计。例如,这些现代开关类型具有较大的非线性栅极电容,难以驱动。

另外,HEXFET之类的器件可能会受到局部加热效应的影响,这会导致线性应用中的热失控。

这些问题的详细描述可以在这里找到

横向MOSFET仍然可用,但价格更高。看这里

因此,确实不是不能使用MOSFET的情况,但在给定的价格点上实现相同的性能和可靠性通常更困难且成本效益更低。


老式的MOSFET设计听起来确实与BJT设计不同。有人说它们听起来更好,我不会与他们争论,但这全都取决于口味。
托德·威尔科克斯

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第二次故障

(许多)音频放大器在其线性区域内操作输出级。

现代功率MOSFET并非设计为在线性区域内工作。它们中的许多(HEXFETS)由数十万个较小的FET元件组成的网格组成,以提高功率密度和开关速度。其他开关优化的MOSFET系列具有相似的结构,具有较大的裸片面积和/或较小的元件阵列。

对于MOSFET,阈值电压具有负温度系数。随着管芯/ FET元件的特定区域变热,其阈值电压降低,并且由于MOSFET在其线性区域内工作,该区域传导了较大部分的电流,因此变得更热。不久,在模具的一小部分上的局部加热导致短路,通常称为“第二次击穿”。

但...

一种相对较新的放大器,“ D类”放大器,通过以远远高于扬声器预期再现的频率快速打开和关闭输出级晶体管来工作。低通滤波器滤除高频噪声,并通过改变占空比来实现放大。

MOSFET在此类设计中极为常见,因为D类放大器的输出级元件完全导通或完全截止。功率MOSFET为此进行了优化,这就是它们的用途。


-1是因为这听起来像是您在谈论MOSFET的热失控(这不是MOSFET的实际问题,而与BJT无关)。尽管您用一种奇怪的方式措辞,但这听起来好像您在谈论其他事情,因此需要在这两种效果之间进行描述。
DKNguyen,

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就像BJT一样,FET阈值电压的温度系数为负。对于线性模式的FET,热失控仍然是一个问题。
斯托布贝

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@Toor我不知道,他的故事似乎 检查 ...
marcelm

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如微阵列FET结构在线性模式下Vgs NTC效应共享电流,而在全导通模式下对RdsOn的PTC效应一样,存在@Toor Thermal Runway 。
托尼·斯图尔特Sunnyskyguy EE75,19年
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