在用作电源开关时，双极型晶体管和mosfet各有优势。本文分析了二者的导通阻抗和驱动要求，并列举了两个应用实例，以便帮助工程师在设计中做出正确选择，发挥系统设计的最佳性能。

    近年来业界在mosfet的技术和市场上投入颇大，对双极型晶体管的关注有所减弱，以致许多设计工程师将其视为一种过时的技术。目前，由于双极型晶体管的性能不断获得提升，它在许多应用中可与mosfet相媲美，甚至超越后者，本文对两者在电源开关中的应用进行了比较分析。

    导通阻抗的比较

    设计工程师通常比较关注在给定的击穿电压下的导通阻抗。沟道mosfet通过增加沟道密度来降低导通阻抗。在击穿电压较低时效果十分显著，不过电流却集中在狭小的沟道区。对于击穿电压高的mosfet，由于轻掺杂的漏极区阻抗较高，随着击穿电压增高，导通阻抗也会增高，它们之间的关系为：

    rds(on)( bv2.6

    值得注意的是，在驱动条件正确时双极型晶体管的导通阻抗通常都比同面积的mosfet更佳(图1)。通过优化工艺技术和芯片布局，可使电压偏置和电流飘移均匀地分布在整个芯片区内，以便尽量增大芯片效率。此外，作为饱和开关工作时，双极型晶体管可从阻性集电极区域的传导调制(conductivity modulation)中受益，从而大幅降低rce(sat)。mosfet却没有任何类似的传导调制机制，这是双极型晶体管的优势之一。如图2所示，zetex的第三代系列晶体管的击穿电压和集电极-发射极间的关系为：

    rce(sat) ( bv2

    这两个表达式中不同的指数表明，在击穿电压增加时，双极型晶体管比同面积的mosfet的导通阻抗更佳。例如，额定击穿电压为450v的fmmt459 npn晶体管电流为150ma，rce(sat)的典型值为1.4ω，可采用sot-23封装。额定击穿电压类似的同面积mosfet的导通阻抗则较高，除了电流性能较差，还必须采用d-pak等封装形式。此外，双极型晶体管的截止电压是双向的，分别为bvebo 和bveco。由于双极型晶体管具有这一性能，当我们需要双向截止时，便无需串联一个二极管或增加一个背靠背的mosfet对，从而避免因加入这些器件而产生传导损耗 (见应用实例1)。

    开关阻抗与温度的关系是确定电源开关电流特性的另一个重要因素。由于双极型晶体管的增益随着温度上升而增加，同时其vce(sat)中的vbe分量减少，因此双极型晶体管rce(sat)的增量通常是mosfet中的rds(on)的一半。由于这一特性，在电流密度较高时，双极型晶体管比mosfet工作时更不易发热，同时比相同面积的mosfet中的持续电流更高。

    驱动要求的差异

    双极型晶体管与mosfet的驱动要求差别极大，在进行比较时应注意这一点。例如，双极型晶体管需要足够的基极电流以便获得最小rce(sat)，同时在计算功耗时要考虑到基极驱动损耗。高增益双极型晶体管的这一损耗较小，由于双极型晶体管只需要不到1v的电压便可完全导通，同时具有极佳的温度稳定性，这些特征在低压或电池供电应用中极为有用。而mosfet的栅极电流只用于对栅极充电和放电。不过，为了获得最小rds(on)，栅极驱动电压十分重要，当驱动电压接近栅极阀值电压时，导通阻抗大幅增加。由于这些原因，为了公平地比较图1中所示的各种器件，我们选择了驱动电流和电压的最大值。

    作为依靠多数载流子工作的器件，mosfet的开关速度超过1mhz，从而使其驱动电路有足够大的电流来对寄生电容进行充放电。另一方面，利用它在线性区工作时的大电流及快速开关特性，双极型晶体管通常用作mosfet预驱动器(见例2)。不过，当双极型晶体管作为饱和开关工作时，在每个开关周期内电荷的累积和消除过程延长了关断时间，将其实际开关速度限制到几百khz。