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【mos管是什麽】mos管作用是什麽

信息來源:本站 日期:2017-07-13 

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MOS場效應晶體管通常簡稱爲場效應管,是一種應用場效應原理工作的半導體器件,外形如图4-2,所示。和普通双极型晶體管相比拟,場效應管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等特性,得到了越来越普遍的应用.

場效應管
場效應管的品种很多,主要分为结型場效應管和绝缘栅場效應管两大类,又都有N沟道和P沟道之分。


绝缘栅場效應管也叫做金属氧化物半导体場效應管,简称为MOS場效應管,分为耗盡型MOS管和增強型MOS管。


場效應管还有单栅极管和双栅极管之分。双栅場效應管具有两个相互独立的栅极G1和G2,从构造上看相当于由两个单栅場效應管串联而成,其输出电流的变化遭到两个栅极电压的控制。双栅場效應管的这种特性,在作为高频放大器、增益控制放大器、混频器和解调器运用时会带来很大方便。



1,MOS管種類和結構
MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制构成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但理论应用的只需增强型的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。至于为什么不运用耗尽型的MOS管,不建议寻根究底。关于这两种增強型MOS管,比较常用的是NMOS。缘由是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,普通都用NMOS。下面的引见中,也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需求的,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分要省事一些,但没有办法避免,后边再细致引见。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,在驱动理性负载,这个二极管很重要。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,MOS管導通特性

導通的意義是作爲開關,相當于開關閉合。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會導通,適宜用于源極接地時的情況(低端驅動),只需柵極電壓抵達4V或10V就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,適宜用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,固然PMOS可以很便當地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價錢貴,交流種類少等緣由,在高端驅動中,通常還是運用NMOS。


3,MOS開關管
損失不管是NMOS還是PMOS,導通後都有導通電阻存在,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。往常的小功率MOS管導通電阻普通在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。MOS在導通和截止的時分,一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個降落的過程,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,構成的損失也就很大。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。mos管


4,MOS管驅動
跟雙極性晶體管相比,普通以爲使MOS管導通不需求電流,只需GS電壓高于一定的值,就可以了。這個很容易做到,但是,我們還需求速度。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,理論上就是對電容的充放電。對電容的充電需求一個電流,由于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管驅動時第一要留意的是可提供瞬間短路電流的大小。第二留意的是,普遍用于高端驅動的NMOS,導通時需求是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。假設在同一個系統裏,要得到比VCC大的電壓,就要特地的升壓電路了。很多馬達驅動器都集成了電荷泵,要留意的是應該選擇適合的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導通電壓,設計時當然需求有一定的余量。而且電壓越高,導通速度越快,導通電阻也越小。往常也有導通電壓更小的MOS管用在不同的範疇裏,但在12V汽車電子系統裏,普通4V導通就夠用了。



MOS管主要參數如下:

1. 栅源击穿电压BVGS-在增加栅源电压过程中,使栅极电流IG由零开端剧增时的VGS,称为栅源击穿电压BVGS。


2.開啓電壓VT-開啓電壓(又稱阈值電壓):使得源極S和漏極D之間開端構成導電溝道所需的柵極電壓;-規範的N溝道MOS管,VT約爲3~6V;-經過工藝上的改良,能夠使MOS管的VT值降到2~3V。

3. 漏源击穿电压BVDS-在VGS=0(加强型)的条件下 ,在增加漏源电压过程中使ID开端剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS-ID剧增的缘由有下列两个方面:
(1)漏極左近耗盡層的雪崩擊穿
(2)漏源極間的穿通擊穿-有些MOS管中,其溝道長度較短,不時增加VDS會使漏區的耗盡層不時擴展到源區,使溝道長度爲零,即産生漏源間的穿通,穿通後,源區中的多數載流子,將直承受耗盡層電場的吸收,抵達漏區,産生大的ID。


4. 直流输入电阻RGS-即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比-这一特性有时以流过栅极的栅流表示-MOS管的RGS能够很容易地超越1010Ω。

5. 低频跨导gm-在VDS为某一固定数值的条件下 ,漏极电流的微变量和惹起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导-gm反映了栅源电压对漏极电流的控制才干-是表征MOS管放大才干的一个重要参数-普通在非常之几至几mA/V的范围内。


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