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標題: MOS管基本知識 [打印本頁]

作者: dajia 時間: 2015-3-21 02:59
標題: MOS管基本知識
一直以來模擬電路就學的不好,好不容易把三極管了解完了,就一直沒敢碰MOSFET了,沒想到兩年后還是會遇到,不過有一句話倒是很不錯,就是技術這個東西不能太深入,否則你會發現其實都很簡單.
(一)MOSFET管的基本知識
MOSFET是利用半導體表面的電場效應進行工作的,也稱為表面場效應器件.它分為N溝道和P溝道兩類,其中每一類又可分為增強型和耗盡型兩種,所謂耗盡型就是當

時,存在導電溝道,

,所謂增強型就是

時,沒有導電溝道,即

以上是N溝道和P溝道MOS管的符號圖,
其相關基本參數:

(1)開啟電壓Vth,指柵源之間所加的電壓,

(2)飽和漏電流IDSS,指的是在VGS=0的情況下,當VDS>|Vth|時的漏極電流稱為飽和漏電流IDSS

(3)最大漏源電壓VDS

(4)最大柵源電壓VGS

(5)直流輸入電阻RGS

通常MOS管的漏極與源極與以互換,但有些產品出廠時已將源極與襯底連在一起,這時源極與漏極不能對調,使用時應該注意.下面以FDN336P的一些主要參數為例進行介紹:

上表指出其源極與漏極之間的電壓差為20V,而且只能是S接正極,D接負極,
柵極與源極之間的最大電壓差為8V,可以反接.
源極最大電流為1.3A,由S->D流向,脈沖電流為10A

這是表示在

時,VDS=-16V時的飽和漏電流,

上圖表示其開啟電壓為1.5V,并指出了其DS間導通電阻值.

(二)MOSFET做開關管的知識

一般來講,三極管是電流驅動的,MOSFET是電壓驅動的,因為我是用CPLD來驅動這個開關,所以選擇了用MOSFET做,這樣也可以節省系統功耗吧,在做開關管時有一個必須注意的事項就是輸入和輸入兩端間的管壓降問題,比如一個5V的電源,經過管子后可能變為了4.5V,這時候要考慮負載能不能接受了,我曾經遇到過這樣的問題就是負載的最小工作電壓就是5V了,經過管子后發現系統工作不起來,后來才想起來管子上占了一部分壓降了,類似的問題還有在使用二極管的時候(尤其是做電壓反接保護時)也要注意管子的壓降問題

開關電路原則
a. BJT三極管Transistors    只要發射極e 對電源短路就是電子開關用法
               N管發射極E 對電源負極短路. (搭鐵) 低邊開關 ;b-e 正向電流飽和導通
               P管發射極E 對電源正極短路.          高邊開關  ;b-e 反向電流飽和導通

b. FET場效應管MOSFET  只要源極S 對電源短路就是電子開關用法
               N管源極S 對電源負極短路. (搭鐵) 低邊開關 ;柵-源正向電壓導通
               P管源極S 對電源正極短路.          高邊開關 ;柵-源  反向電壓導通
總結:
   低邊開關用 NPN 管
   高邊開關用 PNP 管
三極管 b-e 必須有大于 C-E 飽和導通的電流
場效應管理論上柵-源有大于漏-源導通條件的電壓就就OK

假如原來用 NPN 三極管作 ECU 氧傳感器加熱電源控制低邊開關
則直接用    N-Channel 場效應管代換 ;或看情況修改下拉或上拉電阻
                        基極--柵極
                     集電極--漏極
                     發射極--源極

上面是在一個論壇上摘抄的,語言通俗,很實用,

這是從方佩敏老師寫的文章里摘抄的一個開關電路圖,

用PMOSFET構成的電源自動切換開關

在需要電池供電的便攜式設備中，有的電池充電是在系統充電，即充電時電池不用拔下來。另外為了節省功耗，需要在插入墻上適配器電源時，系統自動切換為適配器供電，斷開電池與負載的連接；如果拔掉適配器電源，系統自動切換為電池供電。本電路用一個PMOSFET構成這種自動切換開關。
圖中的V_BATT表示電池電壓，VIN_AC表示適配器電壓。當插入適配器電源時，VIN_AC電壓高于電池電壓（否則適配器電源就不能對電池充電），Vgs>0,MOSFET截止，系統由適配器供電。拔去適配器電源，則柵極電壓為零，而與MOSFET封裝在一體的施特基二極管使源極電壓近似為電池電壓，導致Vgs小于Vgsth，MOSFET導通，從而系統由電池供電。

上面也是從網上摘抄的開關電路圖.
總結以上知識,在選MOSFET開關時,首先選MOS管的VDS電壓,和其VGS開啟電壓,再就是ID電流值是否滿足系統需要,然后再考慮封裝了,功耗了,價格了之類次要一些的因素了,以上是用P溝道MOS管做的例子,N溝道的其實也是基本上一樣用的.

跟雙極性晶體管相比，一般認為使MOS管導通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可以了。這個很容易做到，但是，我們還需要速度。

MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需要的，而是由于制造工藝限制產生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時候要麻煩一些，但沒有辦法避免。在MOS管的結構中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
管是NMOS還是PMOS，導通后都有導通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。

MOS在導通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多，而且開關頻率越快，損失也越大。

導通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。縮短開關時間，可以減小每次導通時的損失；降低開關頻率，可以減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。

作者: xuelanga000 時間: 2016-8-2 20:42
謝謝講解

作者: 雙贏電子 時間: 2016-8-3 17:47
樓說的挺詳細，開頭說的很到位，世上無難事只就怕有心人

作者: 123456好 時間: 2016-8-7 08:36
純干貨！！

作者: swmm112311 時間: 2016-8-7 13:48
絕對詳細，很給力

作者: FOXKK 時間: 2016-8-25 09:23
謝謝講解

作者: sz15207554653 時間: 2016-9-3 09:23
學習，謝謝分享！

作者: 繁華一世簡 時間: 2017-7-17 10:40
謝謝分享

作者: caster_21 時間: 2018-7-4 15:04
上面那個‘用PMOSFET構成的電源自動切換開關’的電路圖中，D1用什么管，電阻R1用多大的阻值才合適，怎么都沒說呀？@樓主，可以分享下嗎，謝謝！

作者: haidideyu 時間: 2018-7-19 14:35
不錯不錯，我之前學了三極管也怕MOS管，現在好點了

作者: haidideyu 時間: 2018-7-19 14:36
怎么我發的回復沒看到呢

作者: jxchen 時間: 2019-4-18 19:40
謝謝講解

作者: 8imi8 時間: 2019-5-25 15:33
學習了，感謝分享！

作者: PO999999 時間: 2019-5-29 17:03
很好！學習了

作者: 1980yangfei 時間: 2019-6-5 11:17
非常好資料謝謝分享！

作者: AE2 時間: 2019-7-24 10:05
圖一中的NMOS管，D、S極標反了吧

作者: 雛尚 時間: 2019-8-30 22:00
謝謝知識講解！

作者: traveyang 時間: 2023-10-3 12:51
NMOS管圖是錯的

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