MOS管原理用法

1、MOS管原理用法学过模拟电路，但都忘得差不多了。重新学习MOS管相关知识，大多数是整理得来并非原创。如有错误还请多多指点！(JFE1FET 絶缘棚型 (MlM-T)紅H耗盟型塢强罐N沟N沟一 P沟討沟咖图2一 3 F E T的业厨時号IFE T的箭头爪表不中询的丿厂心 便仅表碎极件卩沟迫滸滋V一、一句话MOS管工作原理NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况低端驱动,只要栅极电压到达一定电压如4V或10V,其他电压，看手册就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况高端驱动。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通

2、电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。在使用 MOS 管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大局部人都会考虑 MOS 的导通电 阻，最大电压等，最大电流等， 也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作 的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。1， MOS 管种类和结构MOSFET管是FET的一种另一种是 JFET,可以被制造成增强型或耗尽型， P沟道或 N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的 N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管, 所以通常提到 NMOS ，或者 PMOS 指的就是这两种。至于为什么不使用耗尽型的 MOS 管，不建议刨

3、根问底。对于这两种增强型 MOS 管，比拟常用的是 NMOS 。原因是导通电阻小，且容易制造。 所以开关电源和马达驱动的应用中， 一般都用 NMOS 。下面的介绍中， 也多以 NMOS 为主。MOS 管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制 产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有方法防止， 后边再详细介绍。在 MOS 管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管， 在驱动感性负载如马达、继电器 ，这个二极管很重要，用于保护回路。顺便说一句，体二极管只在单个的 MOS 管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。2

4、， MOS 开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消 耗能量，这局部消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的 MOS 管会减小导通损耗。现 在的小功率 MOS 管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。MOS 在导通和截止的时候， 一定不是在瞬间完成的。 MOS 两端的电压有一个下降的过 程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS 管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且 开关频率越快，损失也越大。导通瞬间电压和电流的乘积很大， 造成的损失也就很大。 缩短开关时间， 可以减小每次 导通时的损失； 降

5、低开关频率， 可以减小单位时间内的开关次数。 这两种方法都可以减小开 关损失。3， MOS 管驱动跟双极性晶体管相比，一般认为使 MOS 管导通不需要电流，只要 GS 电压高于一定的 值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。在 MOS 管的结构中可以看到，在 GS， GD 之间存在寄生电容，而 MOS 管的驱动，实 际上就是对电容的充放电。 对电容的充电需要一个电流， 因为对电容充电瞬间可以把电容看 成短路， 所以瞬间电流会比拟 大。选择/设计 MOS 管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路 电流的大小。第二注意的是，普遍用于高端驱动的 NMOS ，导通时需要是栅极电压大于源极电压。

6、 而高端驱动的 MOS管导通时源极电压与漏极电压VCC相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比 VCC大的电压，就要专门的升压电路 了。很多马达驱动器都集成了电荷泵， 要注意的是应该选择适宜的外接电容， 以得到足够的 短路电流去驱动 MOS 管。上边说的 4V 或 10V 是常用的 MOS 管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而 且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。 现在也有导通电压更小的 MOS 管用在不同的领域里，但在 12V 汽车电子系统里，一般 4V 导通就够用了。MOS 管的驱动电路及其损失，可以参考 Microchip 公司的 AN7

7、99 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs 。讲述得很详细，所以不打算多写了。5， MOS 管应用电路MOS 管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见 的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。参数含义：Rds(on): DS的导通电阻.当Vgs=10V时，MOS的DS之间的电阻Id:最大 DS 电流 .会随温度的升高而降低Vgs:最大 GS 电压 .一般为: -20V+20VIdm:最大脉冲 DS 电流.会随温度的升高而降低，表达一个抗冲击能力，跟脉冲时间也，亠、/y有关系Pd:最大耗散功率Tj:最大工作结温，通常为 150 度和 1

8、75 度Tstg:最大存储温度Iar:Ear:雪崩电流重复雪崩击穿能量Eas:单次脉冲雪崩击穿能量BVdss:DS 击穿电压Idss:Igss:饱和 DS 电流， uA 级的电流 GS 驱动电流， nA 级的电流 .gfs:跨导Qg:G 总充电电量Qgs:GS 充电电量Qgd:GD 充电电量Td(on):导通延迟时间，从有输入电压上升到10%开始到 Vds 下降到其幅值 90%的时间Tr:上升时间，输出电压 VDS 从 90% 下降到其幅值 10% 的时间Td(off):关断延迟时间，输入电压下降到90% 开始到 VDS 上升到其关断电压时 10% 的时间Tf:下降时间，输出电压 VDS 从

9、10% 上升到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。Ciss:Coss:Crss:输入电容， Ciss=Cgd + Cgs. 输出电容， Coss=Cds +Cgd. 反向传输电容， Crss=Cgc.总结：N沟道的电源一般接在D，输出S, P沟道的电源一般接在S,输出D。增强耗尽接法根本一样。P 是指 P 沟道 ,N 是指 N 沟道。G: gate 栅极S: source 源极D : drain 漏极以 RJK0822SPN 的 POWER MOS 为例：Drain to source voltage:VDSS 漏源极电压 80VGate to source voltage： VGSS

10、 20 门源电压这三种应用在各个领域都有详细的介绍，这 里暂时不多写了。以后有时间再总结。PS 百度知道的一些P沟道P沟道的管子使用的时候你只需要记住几件事情：当栅极G的电压比漏极的电压 D小5V以上有的管子可以更低，管子就开始导通，压差越大，G和S 源极之间的电阻就越小，损耗也就越小，但是不能太大。还有一件事情就是 G 和 S 之间的最大耐压，元器件 手册上有说明。最后就是 G 和 S 之间容许通过的最大电流，这个元器件手册上写的也很清 楚。说的够明白了。N 沟道结构上， N 沟道耗尽型 MOS 管与 N 沟道增强型 MOS 管根本相似 ,其区别仅在于栅源极间 电压 vGS=0 时，耗尽型

11、MOS 管中的漏源极间已有导电沟道产生，而增强型 MOS 管要在 vGSVT时才出现导电沟道。原因是制造N沟道耗尽型 MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+制造P沟道耗尽型 MOS管时掺入负离子，如图1a所示，因此即使 vGS=0时，在这些 正离子产生的电场作用下， 漏一源极间的P型衬底外表也能感应生成 N沟道称为初始沟道, 只要加上正向电压 vDS，就有电流iD。如果加上正的vGS，栅极与N沟道间的电场将在沟 道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，iD 增大。反之 vGS 为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大， iD 减小。当 vGS 负向增加到某一数值时，导电 沟道消失， iD 趋于零