MOS管基础知识篇

大家好,我是砖一。

最近做项目过程中,用到了MOS管,感觉用处非常重要,这里给大家分享一下MOS管基础知识,以及思维导图的搭建,后续有PDF档分享出来哈。

一,三极管的分类

我们了解MOS管之前,先了解一下三极管。

半导体三极管中参与导电的有两种极性的载流子,这种叫双极型三极管。

那么只有一种载流子参与导电的,称之为单极型三极管,又因为它是利用电场效应控制电流的,所以又称场效应三极管(英文名FET),简称场效应管。

场效应管可以分为两大类:

1,结型场效应管(JFET)

2,绝缘栅场效应管(MOSFET)

我们大多数情况下,用的是绝缘栅场效应管,很少使用结型场效应管,原因可能是造价比较贵,工艺比较复杂,懂行的小伙伴可以评论区留言哈。

二,MOS管的由来

那咱们就跳过JFET,直接上大货——MOSFET

绝缘栅极场效应管中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管。

因为这种管子的栅极被绝缘层隔离,所以又叫绝缘栅场效应管,英文名叫MOSFET,一般也简称为MOS管。

三,MOS管的分类

1,MOS管的输入阻抗很高,高达10的9次方Ω以上,所以从导电沟道来分,分为N沟道和P沟道两种,无论是N沟道还是P沟道,都有增强型和耗尽型。

故,N沟道的MOS管通常称NMOS,P沟道的MOS管通常称PMOS,如下图所示。

巧记:PMOS管,放屁(P)朝外,所以箭头朝外,那么NMOS相反,箭头朝内。

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 2,从上图不难发现,MOS管有三个脚,正面朝向自己,从左到右分别是G极(Gate,栅极),D极(Drain,漏极),S极(Source,源极)。

一般情况下,MOS管内部的衬底会和S极连接在一起,而且D极和S极会有一个寄生二极管,所以我们在原理图或者Datasheet中会看到这样的MOS管。

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 不难发现,无论是N还是P沟道的MOS管,这个寄生二极管的方向竟然巧妙的和箭头方向一致。

通常情况下,我们一般会使用N沟道增强型MOS管或者P沟道增强型MOS管,极少使用耗尽型MOS管。

四,MOS管的作用和栅极电阻Rds

1,电子开关

我们已经了解了常用类型的MOS管了,我们怎么用呢?

下面介绍一下MOS管的主要作用之一,电子开关,以驱动LED为例讲解。

我们首先要知道两个概念

(1)NMOS通常高电平导通

(2)PMOS通常低电平导通

一般情况下,MOS管的导通不需要电流,只要VGS提供一定电压即可。

所以不难得出,MOS管是压控型元器件。

对于NMOS来说,VGS大于开启电压V(GS)th,NMOS就能导通,而NMOS的V(GS)th一般在2~4V之间。

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 对于PMOS来说,VGS小于开启电压V(GS)th,PMOS就能导通,而PMOS的开启电压一般在-2~-4V之间。

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 所以,可以验证VGS达不到一定的电压值,MOS管是无法导通的,故,MOS管属于电压控型元器件。

2,栅极电阻Rds有什么作用呢?

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其实,从本质上分析,MOS管内部里G极,D极和S极,两两极之间是有寄生电容存在的,实际上是一种绝缘层二氧化硅进行隔离,这就相当于存在三个电容器。

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 这种寄生电容是无法避免的,寄生电容的大小跟MOS管的大小,结构,所加的电压都有关系。

那么试想一下,如果没有Rds会怎么样?

下面用实物演示一下。

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 可以看到,当G极通上5V的信号,MOS管导通,小灯泡亮起来了,此时相当于给寄生电容Cgs充电,那么撤掉G极的5V信号,会发现MOS管仍然导通,小灯泡依旧光芒万丈!说明,G极的电容Cgs的电容电压存在,在进行放电,小灯泡才会依旧亮。

那么当我们加上Rds之后,又会发生什么现象呢?

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 当我们加上Rds之后,同样的,G极给5V信号,MOS管导通,灯泡亮起;当我们撤去5V信号时,MOS管截止,灯泡灭了。

这其中原理也不难发现,加入Rds之后,D极上的寄生电容Cds上的电压很快就通过电阻Rds很快释放掉了,这样就可以避免MOS管的G极没有控制信号的时候误动作,有利于提高电路的稳定性,这也是我们设计电路需要注意的一个小细节。

MOS管具有输入阻抗高,开关速度快,热稳定性好,电压控制电流等特性,在电路上可用作放大器,电子开关等用途。

关于MOS管知识还有很多,以后会继续更新,本篇基础知识后续会整理成思维导图,留下一键三连可以获取哦!

 

 

 

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