當前位置:首頁 > 公眾號精選 > strongerHuang
[導讀]本文簡單總結了MOS管基礎知識。

關注+星標公眾,不錯過精彩內容

作者 | 記得誠

轉自 | 記得誠電子設計


今天的文章簡單總結一下MOS管,如下是本文目錄。



▉ 場效應管分類

場效應管分為結型(JFET)和金屬-氧化物-半導體型(MOSFET)兩種類型。

JFET的英文全稱是Junction Field-Effect Transistor,也分為N溝道和P溝道兩種,在實際中幾乎不用。

MOSFET英文全稱是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,應用廣泛,MOSFET一般稱MOS管。


MOSFET有增強型和耗盡型兩大類,增強型和耗盡型每一類下面都有NMOS和PMOS。

增強型MOS管的英文為Enhancement MOS或者EMOS,耗盡型MOS管的英文為Depletion MOS或者DMOS。


一般主板上使用最多的是增強型MOS管,NMOS最多,一般多用在信號控制上,其次是PMOS,多用在電源開關等方面,耗盡型幾乎不用。


▉ N和P區分


如下紅色箭頭指向G極的為NMOS,箭頭背向G極的為PMOS。


▉ 寄生二極管

由於生產工藝,一般的MOS管會有一個寄生二極管,有的也叫體二極管

紅色標註的為體二極管

從上圖可以看出NMOS和PMOS寄生二極管方向不一樣,NMOS是由S極→D極,PMOS是由D極→S極。

寄生二極管和普通二極管一樣,正接會導通,反接截止,對於NMOS,當S極接正,D極接負,寄生二極管會導通,反之截止;對於PMOS管,當D極接正,S極接負,寄生二極管導通,反之截止。

某些應用場合,也會選擇走體二極管,以降低DS之間的壓降(體二極管的壓降是比MOS的導通壓降大很多的),同時也要關注體二極管的過電流能力。


當滿足MOS管的導通條件時,MOS管的D極和S極會導通,這個時候體二極管是截止狀態 ,因為MOS管的導通內阻極小,一般mΩ級別,流過1A級別的電流,也才mV級別,所以D極和S極之間的導通壓降很小,不足以使寄生二極管導通,這點需要特別注意。

▉ 導通條件

MOS管是壓控型,導通由G和S極之間壓差決定。


對NMOS來説,Vg-Vs>Vgs(th),即G極和S極的壓差大於一定值,MOS管會導通,但是也不能大太多,否則燒壞MOS管,開啓電壓和其他參數可以看具體器件的SPEC。


對PMOS來説,Vs-Vg>Vgs(th),即S極和G極的壓差大於一定值,MOS管會導通,同樣的,具體參數看器件的SPEC。


▉ 基本開關電路


NMOS管開關電路

當GPIO_CTRL電壓小於MOS管開啓電壓時,MOS管截止,OUT通過R1上拉到5V,OUT=5V。

當GPIO_CTRL電壓大於MOS管開啓電壓時,MOS管導通,D極電壓等於S極電壓,即OUT=0V。



PMOS管開關電路

PMOS管最常用在電源開關電路中,下圖所示,當GPIO_CRTL=0V時,S和G極壓差大於MOS管開啓電壓時,MOS管導通,5V_VOUT=5V_VIN。



▉ 與三極管的區別


三極管是電流控制,MOS管是電壓控制,主要有如下的區別:


1,只容許從信號源取少量電流的情況下,選用MOS管;在信號電壓較低,有容許從信號源取較多電流的條件下,選用三極管。

2,MOS管是單極性器件(靠一種多數載流子導電),三極管是雙極性器件(既有多數載流子,也要少數載流子導電)。

3,有些MOS管的源極和漏極可以互換運用,柵極也可正可負,靈活性比三極管好。

4,MOS管應用普遍,可以在很小電流和很低電壓下工作。

5,MOS管輸入阻抗大,低噪聲,MOS管較貴,三極管的損耗大。

6,MOS管常用來作為電源開關,以及大電流開關電路、高頻高速電路中,三極管常用來數字電路開關控制。


▉ G和S極串聯電阻的作用


MOS管的輸入阻抗很大,容易受到外界信號的干擾,只要少量的靜電,就能使G-S極間等效電容兩端產生很高的電壓,如果不及時把靜電釋放掉,兩端的高壓容易使MOS管產生誤動作,甚至有可能擊穿G-S極,起到一個固定電平的作用


▉ G極串聯電阻的作用

MOS管是壓控型,有的情況下,為什麼還需要在G極串聯一個電阻呢?

1,減緩Rds從無窮大到Rds(on)。
2,防止震盪,一般單片機的I/O輸出口都會帶點雜散電感,在電壓突變的情況下,可能與柵極電容形成LC震盪,串聯電阻可以增大阻尼減小震盪效果。
3,減小柵極充電峯值電流。

▉ MOS管的米勒效應

關於MOS管的米勒效應,可以閲讀文章: 臭名昭著的MOS管米勒效應

▉ 選型要點

1.電壓值
關注Vds最大導通電壓和Vgs最大耐壓,實際使用中,不能超過這個值,否則MOS管會損壞。

關注導通電壓Vgs(th),一般MOS管都是用單片機進行控制,根據單片機GPIO的電平來選擇合適導通閾值的MOS管,並且儘量留有一定的餘量,以確保MOS可以正常開關。

2.電流值
關注ID電流,這個值代表了PMOS管的能流過多大電流,反應帶負載的能力,超過這個值,MOS管也會損壞。

3.功率損耗
功率損耗需要關注以下幾個參數,包括熱阻、温度。熱阻指的是當有熱量在物體上傳輸時,在物體兩端温度差與熱源的功率之間的比值,單位是℃/W或者是K/W,熱阻的公式為ThetaJA = (Tj-Ta)/P,和功率和環境温度都有關係。

4.導通內阻
導通內阻關注PMOS的Rds(on)參數,導通內阻越小,PMOS管的損耗越小,一般PMOS管的導通內阻都是在mΩ級別。

5.開關時間
MOS作為開關器件,就會有開關時間概念,在高速電路中,儘可能選擇輸入、輸出電容Ciss&Coss小、開關時間Ton&Toff短的MOS管,以保證數據通信正常。

參數解釋推薦閲讀文章:帶你讀懂MOS管參數「熱阻、輸入輸出電容及開關時間」

6.封裝
根據PCB板的尺寸,選擇合適的PMOS管尺寸,在板載面積有限的情況下,儘可能選擇小封裝;儘量選擇常見封裝,以備後續選擇合適的替代料。


------------ END ------------


推薦閲讀:
C語言實現面向對象的原理
淺談Makefile、Kconfig和.config文件
手把手教你在Keil MDK中使用GCC編譯器

關注 微信公眾號『嵌入式專欄』,底部菜單查看更多內容,回覆“加羣”按規則加入技術交流羣。


點擊“閲讀原文”查看更多分享,歡迎點分享、收藏、點贊、在看。

免責聲明:本文內容由21ic獲得授權後發佈,版權歸原作者所有,本平台僅提供信息存儲服務。文章僅代表作者個人觀點,不代表本平台立場,如有問題,請聯繫我們,謝謝!

換一批

延伸閲讀

[電源Fan] PWM驅動MOS管H橋電路

H橋是一個典型的直流電機控制電路,因為它的電路形狀酷似字母H,故得名與“H橋”。4個三極管組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫槓(注意:圖中只是簡略示意圖,而不是完整的電路圖,其中三極管的驅動電路沒有畫出來...

關鍵字: MOS管 電機驅動

[TsinghuaJoking] 分久必合、合久必分丨掌握PCB焊接和拆卸是必不可少的技能

在Proto-G 的博文9 Different Desoldering Techniques 中介紹了九種從電路板上拆下元器件的方法,可以用於維修電路,或者僅僅是為了拆卸可用元器件留...

關鍵字: 元器件 電路板 焊接

[電源Fan] 圖解二極管單向導通的原因

二極管是電子電路中很常用的元器件,非常常見,二極管具有正向導通,反向截止的特性。 在...

關鍵字: 元器件 二極管

[21ic電子網] 是什麼決定了晶振的頻率?

我們只知道晶振是一種頻率元器件,而對於晶振有分基頻晶振和泛音晶振的人可能少之又少。 那麼什麼是基頻晶振,什麼又是泛音晶振了,兩種在電路中的使用有什麼區別了。...

關鍵字: 頻率 元器件 晶振

[21ic電子網] 靜電為什麼能擊穿MOS管?

靜電為什麼能擊穿MOS管?

其實MOS管一個ESD敏感器件,它本身的輸入電阻很高,而柵-源極間電容又非常小,所以極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電,又因在靜電較強的場合難於泄放電荷,容易引起靜電擊穿。 靜電擊穿有兩種...

關鍵字: 靜電 ESD MOS管

strongerHuang

388 篇文章

關注

發佈文章

技術子站

關閉