So sánh BJT và FET cho người mới – Khái niệm & điểm khác biệt chính

BJT và FET là 2 loại bán dẫn khác nhau, được dùng trong các mục đích như chuyển mạch hoặc khuếch đại. Bạn muốn so sánh BJT và FET xem chúng có các điểm giống và khác nhau như thế nào, để lựa chọn được loại bán dẫn phù hợp cho mình? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết bên dưới nhé.

Nhìn chung thì BJT là thiết bị dùng để điều khiển dòng điện, còn FET dùng để điều khiển điện áp:

Trước khi đi vào so sánh BJT và FET chi tiết, mình sẽ giới thiệu từng khái niệm này đến bạn để bạn dễ hình dung hơn nhé!

Tìm hiểu về BJT

BJT là gì?

BJT là một loại bóng bán dẫn, chúng sử dụng cả các hạt mang điện đa số và các hạt mang điện thiểu số. Chúng có 2 loại khác nhau là PNP và NPN, thường dùng để khuếch đại dòng điện.

Thông thường, BJT thường dùng làm các công tắc và bộ khuếch đại trong các thiết bị điện tử đa dạng như Tivi, điện thoại, điều khiển công nghiệp, máy tính hoặc các bộ khuếch đại âm thanh.

Cấu trúc của BJT

Bên trong BJT gồm 2 điểm nối tiếp p-n, và chúng được phân loại thành PNP và NPN tùy thuộc vào cấu trúc bên trong nó.

Bên trong NPN, chất bán dẫn loại P được pha với một lượng rất ít và đặt bên trong 2 bán dẫn loại N pha nhiều. Ngược lại, các bán dẫn PNP được hình thành bằng cách pha ít chất bán dẫn loại N ở giữa 2 bán dẫn loại P nặng. 

Mình có minh họa thông qua hình dưới đây, các chất bán dẫn loại n và p thì được ký hiệu thành E và C. Trong khi đó, cực thu với chất bán dẫn loại p sẽ được ký hiệu là B:

Đặc điểm của BJT

Dưới đây là các đặc điểm chính của BJT:

• Trở kháng i/p của BJT thấp khi trở kháng o/p cao
• BJT sẽ bị nhiễu khi xuất hiện các hạt mang điện thiểu số
• Vì là thiết bị lưỡng cực nên sẽ có dòng điện xuất hiện trong BJT (vì có cả 2 hạt mang điện)
• Công suất nhiệt của BJT khá thấp
• Diện tích cực thu bên trong BJT sẽ cao hơn so với FET

Tìm hiểu về FET

FET là gì?

FET (tên tiếng Anh là Field-effect transistor) là một bóng bán dẫn đơn cực, khác với bóng lưỡng cực BJT. Trong FET, dòng điện o/p được điều khiển bởi điện trường.

Khi so sánh BJT và FET, bạn sẽ thấy chúng có cách hoạt động hoàn toàn khác nhau. Bên trong FET bao gồm 3 thiết bị đầu cuối là Source, Drain và Gate. Các hạt mang điện trong FET là electron hoặc holes, và các hạt này di chuyển từ cực Source đến cực Drain thông qua các kênh. Bạn có thể điều khiển dòng các hạt mang điện này thông qua điện áp giữa Source và Gate:

Cấu trúc của FET

FET thường gồm 2 loại chính là JFET và MOSFET, với nguyên lý hoạt động tương tự nhau (như hình bên dưới). IoTZone có để hình minh họa cấu trúc của JPET kênh p, trong đó các hạt mang điện sẽ di chuyển từ Source đến Gate:

Đặc điểm chính của FET

• Trở kháng đầu vào khá cao (100MOhm)
• FET được bảo vệ tốt khỏi các yếu tố như bức xạ
• Đây là thành phần đơn cực và có tính ổn định nhiệt cao
• Có độ ồn thấp, phù hợp để sử dụng trong các bộ khuếch đại cấp thấp
• Khi dùng làm công tắc thì FET không có các điện áp offset

Bảng tổng quan so sánh BJT và FET

Dưới đây mình có để bảng chi tiết so sánh BJT và FET, để bạn đánh giá nhanh điểm khác biệt của từng loại:

	BJT	FET
Đơn / lưỡng cực	BJT là viết tắt của Bipolar Junction Transistor -> chúng là lưỡng cực	FET là viết tắt của Field-Effect Transistor -> chúng là đơn cực
Thiết bị bên trong	Gồm 3 thiết bị đầu cuối là base, emitter (bộ phát) và collector (bộ thu)	Gồm 3 thiết bị là Source, Drain và Gate
Cách hoạt  động	Hoạt động dựa trên các hạt mang điện thiểu số và đa số	Hoạt động dựa trên các electrons hoặc hole
Các ứng dụng	Thường dùng trong các ứng dụng yêu cầu năng lượng tiêu thụ thấp, ví dụ như để chuyển mạch, lọc, tạo dao động hoặc mạch khuếch đại,…	Thường dùng trong các ứng dụng có công suất và tần số cao, ví dụ như trong mạch kỹ thuật số, bộ khuếch đại RF, mạch tích hợp, thiết bị đo đạc phức tạp,…
Trở kháng	Dao động từ 1k – 3k (khá nhỏ)	Rất lớn
Công dụng chính	Điều khiển dòng điện	Điều khiển điện áp
Mức độ gây ồn	Cao	Thấp
Tần số và hiệu suất	Tần số thay đổi sẽ ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất	Không ảnh hưởng nhiều
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ	Cao	Thấp, mang lại tính ổn định nhiệt độ tốt hơn
Chi phí	Khá thấp	Cao
Kích thước	Lớn	Nhỏ
Điện áp bù	Có hỗ trợ	Không hỗ trợ
Trở kháng đầu ra	Cao	Thấp
Mức tăng điện áp	Cao	Thấp
Mức tăng cường độ dòng điện	Thấp	Cao
Thời gian chuyển mạch	Vừa phải	Nhanh chóng
Cách dùng	Khá đơn giản	Khá phức tạp
Mức tiêu thụ điện năng	Thấp	Cao
Hệ số nhiệt độ	Âm	Dương

Tóm lại, FET và BJT có khá nhiều điểm khác nhau. Thông thường, FET được áp dụng trong các quy mô rất nhỏ, phục vụ cho việc thiết kế các mạch thương mại. Vì có kích thước nhỏ và lượng tiêu thụ điện năng ít hơn nên chúng sẽ thân thiện với người dùng hơn là BJT. Ngược lại, BJT thì được dùng trong các lĩnh vực điện tử tiêu dùng, vì chúng có giá khá rẻ, giúp mang về lợi nhuận cao cho người sản xuất.

Hiện nay, các công ty thiết kế chip uy tín toàn cầu như Intel sử dụng FET để phục vụ cho hàng tỷ các thiết bị trên toàn thế giới. Lý do FET được ưu tiên trong trường hợp này là vì chúng có trở kháng i/p cao, kích thước nhỏ gọn và nhiều ưu điểm khác phù hợp hơn cho chip Intel so với BJT.

Tại sao FET được dùng nhiều hơn so với BJT?

Có nhiều lý do khiến FET được ưa chuộng hơn, dưới đây là một số lý do chính:

• FET có trở kháng cao hơn nên chúng thường được ưu tiên sử dụng trong các tầng i/p của các bộ khuếch đại nhiều tầng
• Ít tạo ra tiếng ồn hơn
• Mang đến hiệu ứng bức xạ thấp hơn và có tính ổn định nhiệt độ cao hơn
• Cách chế tạo FET khá đơn giản
• Hoạt động tốt kể cả khi có bức xạ.

Lời kết

Trên đây là tất cả các thông tin so sánh BJT và FET, bao gồm cả thông tin giới thiệu chi tiết về từng loại hình. Nhìn chung, cả 2 BJT và FET đều được xây dựng từ các loại chất bán dẫn như P hoặc N và chúng được dùng trong các mạch khuếch đại, mạch tạo dao động hoặc công tắc. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc gì, bạn có thể để lại bình luận bên dưới nhé!