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MOS管基礎(chǔ)知識

發(fā)布時間:2022-12-19作者來源:薩科微瀏覽:7874


MOS管(也稱場效應(yīng)管),是MOSFET的縮寫。場效應(yīng)管分為PMOS管(P溝道型)和NMOS(N溝道型)管,屬于絕緣柵場效應(yīng)管。

??場效應(yīng)管分為結(jié)型(JFET)和金屬-氧化物-半導(dǎo)體型(MOSFET)兩種類型。

??JFET的英文全稱是Junction Field-Effect Transistor,也分為N溝道和P溝道兩種,在實際中幾乎不用。

??MOSFET英文全稱是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,應(yīng)用廣泛,MOSFET一般稱MOS管。MOSFET有增強(qiáng)型和耗盡型兩大類,增強(qiáng)型和耗盡型每一類下面都有NMOS和PMOS。增強(qiáng)型MOS管的英文為Enhancement MOS或者EMOS,耗盡型MOS管的英文為Depletion MOS或者DMOS。

??一般PCB上使用最多的是增強(qiáng)型MOS管,NMOS最多,一般多用在信號控制上,其次是PMOS,多用在電源開關(guān)等方面,耗盡型幾乎不用。

??所以,在實際應(yīng)用中,應(yīng)用最多的是增強(qiáng)型NMOS管,其次是增強(qiáng)型PMOS管。


一、MOS管基本參數(shù)

1.1、N和P區(qū)分

??MOS管的源極s、柵極g、漏極d分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極e、基極b、集電極c,它們的作用相似。如下箭頭指向G極的為NMOS,箭頭背向G極的為PMOS。

image.png

??由于生產(chǎn)工藝,一般的MOS管會有一個寄生二極管,有的也叫體二極管。從上圖可以看出NMOS和PMOS寄生二極管方向不一樣,NMOS是由S極→D極,PMOS是由D極→S極。


1.2、基本開關(guān)電路

??相比于NMOS,PMOS應(yīng)用較少,主要原因有導(dǎo)通電阻大于NMOS導(dǎo)通電阻,型號少,價格貴等,但在一些特殊的場合也有應(yīng)用。


1.2.1、MOS管導(dǎo)通條件

??MOS管是壓控型,導(dǎo)通由G和S極之間壓差決定。

??對NMOS來說,Vg-Vs>Vgs(th),即G極和S極的壓差大于一定值,MOS管會導(dǎo)通,但是也不能大太多,否則燒壞MOS管,開啟電壓和其他參數(shù)可以看具體器件的SPEC。簡單的說,就是NMOS高電平導(dǎo)通。

??對PMOS來說,Vs-Vg>Vgs(th),即S極和G極的壓差大于一定值,MOS管會導(dǎo)通,同樣的,具體參數(shù)看器件的SPEC。簡單的說,就是PMOS低電平導(dǎo)通。


1.2.2、導(dǎo)通特性

??通過改變 柵極與源極 間的電壓差, 就能控制MOS管的關(guān)斷和導(dǎo)通.

??NMOS 導(dǎo)通條件: Ug-Us > Vgs。 Vgs一般是2V左右, 理解為G極比S極要高2V左右時開始導(dǎo)通。 N管常做下管(低端驅(qū)動), 因為S極直接接地固定電壓時, G極和S極之間的壓差容易控制. 而當(dāng)S極電壓不固定時, 柵源電壓較難確定, 電路比較麻煩.


image.png

??PMOS 導(dǎo)通條件: Us-Ug > Vgs, 如果閥值電壓為2V, G極比S極低2V就能導(dǎo)通. 一般做上管(高端驅(qū)動). 同理, 用S極接VCC 電壓固定, 這時G極電壓容易計算及控制, 反之, 用S極接負(fù)載, S極電壓不能穩(wěn)定, G極電壓就更難確定, 電路上也比較麻煩.


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1.2.3、MOS管用作開關(guān)時在電路中的連接方法

??NMOS:D極接輸入,S極接輸出

??PMOS:S極接輸入,D極接輸出

image.png image.png


??使用方法如圖所示:

image.png

對比三極管的使用方法如圖:

image.png

二、與三極管的區(qū)別

??三極管是電流控制,MOS管是電壓控制,主要有如下的區(qū)別:

??1,只容許從信號源取少量電流的情況下,選用MOS管;在信號電壓較低,有容許從信號源取較多電流的條件下,選用三極管

??2,MOS管是單極性器件(靠一種多數(shù)載流子導(dǎo)電),三極管是雙極性器件(既有多數(shù)載流子,也要少數(shù)載流子導(dǎo)電)。

??3,有些MOS管的源極和漏極可以互換運(yùn)用,柵極也可正可負(fù),靈活性比三極管好。

??4,MOS管應(yīng)用普遍,可以在很小電流和很低電壓下工作。

??5,MOS管輸入阻抗大,低噪聲,MOS管較貴,三極管的損耗大。

??6,MOS管常用來作為電源開關(guān),以及大電流開關(guān)電路、高頻高速電路中,三極管常用來數(shù)字電路開關(guān)控制。

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