MOS(金属氧化物半导体场效应管)和BJT(双极性晶体管)是两种常见的半导体器件,它们的内部结构不同,这导致它们在功耗方面有着显著的差异。BJT由两个异种材料组成,具有PN结的结构,当PN结被击穿时,电子流就开始流动。MOS则是由金属、氧化物和半导体三部分组成。它内部的NMOS(n型金属氧化物半导体场效应管)和PMOS(p型金属氧化物半导体场效应管)都是以场效应原理工作,并通过栅极电场控制电子的通道,从而实现对电流的控制。
MOS的导通状态下,场效应管的电流是在导体-绝缘体界面上流动的,这种电流的流动是靠电子迁移。相比之下,BJT中的电流是通过PN结中的少数载流子的复合和多数载流子的扩散流动。由于MOS中的电流流动是在导体-绝缘体界面上的,所以在导通状态下,MOS涉及的载流子较少,这减少了功耗。
MOS的输入阻抗比BJT高,这是由于MOS的栅极不会像BJT的基极一样消耗电流。在BJT中,输入信号会耗费一些电流来开启BJT,这会导致BJT的输入阻抗较低。相比之下,MOS的栅极非常灵敏,只需要一个微小的电荷来控制它的导电性能,这意味着MOS的输入阻抗要高得多。
MOS在不同的工作状态下,静态功耗均非常低。在静态状态下,MOS两端不存在电流流过,因为导电通路断开了。另外,栅极电流微小,因此在静态状态下,MOS的静态功耗可以忽略不计。这是MOS相对于BJT的突出优势,因为BJT在静态状态下依然存在基极电流和少量的集电极电流,功耗相对于MOS要高得多。