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MOS管基础知识
2022-12-19 859

MOS管(也称场效应管),是MOSFET的缩写。场效应管分为PMOS管(P沟道型)和NMOS(N沟道型)管,属于绝缘栅场效应管。

??场效应管分为结型(JFET)和金属-氧化物-半导体型(MOSFET)两种类型。

??JFET的英文全称是Junction Field-Effect Transistor,也分为N沟道和P沟道两种,在实际中几乎不用。

??MOSFET英文全称是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,应用广泛,MOSFET一般称MOS管。MOSFET有增强型和耗尽型两大类,增强型和耗尽型每一类下面都有NMOS和PMOS。增强型MOS管的英文为Enhancement MOS或者EMOS,耗尽型MOS管的英文为Depletion MOS或者DMOS。

??一般PCB上使用最多的是增强型MOS管,NMOS最多,一般多用在信号控制上,其次是PMOS,多用在电源开关等方面,耗尽型几乎不用。

??所以,在实际应用中,应用最多的是增强型NMOS管,其次是增强型PMOS管。


一、MOS管基本参数

1.1、N和P区分

??MOS管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c,它们的作用相似。如下箭头指向G极的为NMOS,箭头背向G极的为PMOS。

image.png

??由于生产工艺,一般的MOS管会有一个寄生二极管,有的也叫体二极管。从上图可以看出NMOS和PMOS寄生二极管方向不一样,NMOS是由S极→D极,PMOS是由D极→S极。


1.2、基本开关电路

??相比于NMOS,PMOS应用较少,主要原因有导通电阻大于NMOS导通电阻,型号少,价格贵等,但在一些特殊的场合也有应用。


1.2.1、MOS管导通条件

??MOS管是压控型,导通由G和S极之间压差决定。

??对NMOS来说,Vg-Vs>Vgs(th),即G极和S极的压差大于一定值,MOS管会导通,但是也不能大太多,否则烧坏MOS管,开启电压和其他参数可以看具体器件的SPEC。简单的说,就是NMOS高电平导通。

??对PMOS来说,Vs-Vg>Vgs(th),即S极和G极的压差大于一定值,MOS管会导通,同样的,具体参数看器件的SPEC。简单的说,就是PMOS低电平导通。


1.2.2、导通特性

??通过改变 栅极与源极 间的电压差, 就能控制MOS管的关断和导通.

??NMOS 导通条件: Ug-Us > Vgs。 Vgs一般是2V左右, 理解为G极比S极要高2V左右时开始导通。 N管常做下管(低端驱动), 因为S极直接接地固定电压时, G极和S极之间的压差容易控制. 而当S极电压不固定时, 栅源电压较难确定, 电路比较麻烦.


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??PMOS 导通条件: Us-Ug > Vgs, 如果阀值电压为2V, G极比S极低2V就能导通. 一般做上管(高端驱动). 同理, 用S极接VCC 电压固定, 这时G极电压容易计算及控制, 反之, 用S极接负载, S极电压不能稳定, G极电压就更难确定, 电路上也比较麻烦.


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1.2.3、MOS管用作开关时在电路中的连接方法

??NMOS:D极接输入,S极接输出

??PMOS:S极接输入,D极接输出

image.png image.png


??使用方法如图所示:

image.png

对比三极管的使用方法如图:

image.png

二、与三极管的区别

??三极管是电流控制,MOS管是电压控制,主要有如下的区别:

??1,只容许从信号源取少量电流的情况下,选用MOS管;在信号电压较低,有容许从信号源取较多电流的条件下,选用三极管。

??2,MOS管是单极性器件(靠一种多数载流子导电),三极管是双极性器件(既有多数载流子,也要少数载流子导电)。

??3,有些MOS管的源极和漏极可以互换运用,栅极也可正可负,灵活性比三极管好。

??4,MOS管应用普遍,可以在很小电流和很低电压下工作。

??5,MOS管输入阻抗大,低噪声,MOS管较贵,三极管的损耗大。

??6,MOS管常用来作为电源开关,以及大电流开关电路、高频高速电路中,三极管常用来数字电路开关控制。

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