Amplificatori BJT vs FET: Differenze Chiave e Applicazioni
Distinzione Fondamentale
- BJT (Transistor a Giunzione Bipolare): Controllato da corrente. La corrente di base ($I_B$) controlla la corrente di collettore ($I_C$).
- FET (Transistor a Effetto di Campo - MOSFET/JFET): Controllato da tensione. La tensione gate-sorgente ($V_{GS}$) controlla la corrente di drenaggio ($I_D$). Corrente di gate $\approx$ 0.
Tabella Comparativa
| Caratteristica | Amplificatore BJT | Amplificatore FET |
|---|---|---|
| Impedenza di Ingresso | Bassa (range k$\Omega$) | Molto Alta (M$\Omega$–G$\Omega$) |
| Impedenza di Uscita | Bassa–Media | Alta |
| Guadagno di Tensione | Moderato | Alto |
| Guadagno di Corrente | Alto ($\beta = 50–300$) | Quasi Infinito ($I_G\approx0$) |
| Consumo di Potenza | Più alto (corrente di base) | Più basso (corrente di gate trascurabile) |
| Rumore | Più alto (shot + termico) | Più basso (specialmente JFET/MOSFET) |
| Risposta in Frequenza | Più ampia (bassa $C_{parassita}$) | Più stretta (alta $C_{gs}$, $C_{gd}$) |
| Linearità | Moderata (I-V esponenziale) | Migliore (legge quadrato/saturazione) |
| Stabilità Termica | Richiede compensazione ($V_{BE} \downarrow$ con T) | Migliore ($V_{th} \downarrow$, ma gestibile) |
| Sensibilità ESD | Bassa | Alta (ossido gate MOSFET) |
| Costo (Discreto) | Inferiore | Comparabile |
Applicazioni Tipiche
Gli Amplificatori BJT Eccellono In:
- Stadi di uscita audio di potenza (alta erogazione di corrente).
- Alta frequenza RF ($f_T$ fino a GHz).
- Elettronica di consumo a basso costo, grandi volumi.
- Circuiti di commutazione (modalità saturazione).
Gli Amplificatori FET Eccellono In:
- Preamplificatori per sensori ad alta impedenza (pH, piezoelettrici, fotodiodi).
- Front-end a basso rumore (strumentazione, audio).
- Amplificatori di tensione, buffer, sample-and-hold.
- IC CMOS, interruttori analogici, commutazione di potenza (MOSFET/IGBT).
- Dispositivi alimentati a batteria (corrente di riposo bassa).
Realtà Moderna
La maggior parte degli amplificatori integrati (op-amp, amplificatori audio) usa entrambi: stadio di ingresso FET (alta Z, basso rumore) + stadio di uscita BJT (erogazione di corrente). I progetti discreti scelgono in base ai compromessi sopra indicati.
Linea Guida di Selezione
- Serve alta $Z_{in}$, basso rumore, guadagno di tensione? → FET.
- Serve alto guadagno di corrente, ampia banda, basso costo? → BJT.
- Serve entrambi? → Cascode o BiCMOS.