MOS管的知识,看这一篇就可以了

今天的文章简单总结一下MOS管,如下是本文目录。

 

MOS管的知识,看这一篇就可以了插图

▉ 场效应管分类
 
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。
 
MOS管的知识,看这一篇就可以了插图2
 
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。


一般主板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。

 

▉ N和P区分

 

如下红色箭头指向G极的为NMOS,箭头背向G极的为PMOS。
 

MOS管的知识,看这一篇就可以了插图4

▉ 寄生二极管
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
 
MOS管的知识,看这一篇就可以了插图6
红色标注的为体二极管
 
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。
寄生二极管和普通二极管一样,正接会导通,反接截止,对于NMOS,当S极接正,D极接负,寄生二极管会导通,反之截止;对于PMOS管,当D极接正,S极接负,寄生二极管导通,反之截止。
 
某些应用场合,也会选择走体二极管,以降低DS之间的压降(体二极管的压降是比MOS的导通压降大很多的),同时也要关注体二极管的过电流能力。

当满足MOS管的导通条件时,MOS管的D极和S极会导通,这个时候体二极管是截止状态,因为MOS管的导通内阻极小,一般mΩ级别,流过1A级别的电流,也才mV级别,所以D极和S极之间的导通压降很小,不足以使寄生二极管导通,这点需要特别注意。

▉ 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。

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。

 

▉ 基本开关电路

NMOS管开关电路

当GPIO_CTRL电压小于MOS管开启电压时,MOS管截止,OUT通过R1上拉到5V,OUT=5V。

当GPIO_CTRL电压大于MOS管开启电压时,MOS管导通,D极电压等于S极电压,即OUT=0V。

 

MOS管的知识,看这一篇就可以了插图8

PMOS管开关电路

PMOS管最常用在电源开关电路中,下图所示,当GPIO_CRTL=0V时,S和G极压差大于MOS管开启电压时,MOS管导通,5V_VOUT=5V_VIN。

 

MOS管的知识,看这一篇就可以了插图10

▉ 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。

 

▉ G和S极串联电阻的作用

MOS管的输入阻抗很大,容易受到外界信号的干扰,只要少量的静电,就能使G-S极间等效电容两端产生很高的电压,如果不及时把静电释放掉,两端的高压容易使MOS管产生误动作,甚至有可能击穿G-S极,起到一个固定电平的作用

▉ G极串联电阻的作用
MOS管是压控型,有的情况下,为什么还需要在G极串联一个电阻呢?
 
1,减缓Rds从无穷大到Rds(on)。
2,防止震荡,一般单片机的I/O输出口都会带点杂散电感,在电压突变的情况下,可能与栅极电容形成LC震荡,串联电阻可以增大阻尼减小震荡效果。
3,减小栅极充电峰值电流。
▉ MOS管的米勒效应
 
关于MOS管的米勒效应,可以阅读文章:臭名昭著的MOS管米勒效应
▉ 选型要点
1.电压值
关注Vds最大导通电压和Vgs最大耐压,实际使用中,不能超过这个值,否则MOS管会损坏。
MOS管的知识,看这一篇就可以了插图12
关注导通电压Vgs(th),一般MOS管都是用单片机进行控制,根据单片机GPIO的电平来选择合适导通阈值的MOS管,并且尽量留有一定的余量,以确保MOS可以正常开关。
MOS管的知识,看这一篇就可以了插图14
 
2.电流值
关注ID电流,这个值代表了PMOS管的能流过多大电流,反应带负载的能力,超过这个值,MOS管也会损坏。
MOS管的知识,看这一篇就可以了插图16
3.功率损耗
功率损耗需要关注以下几个参数,包括热阻、温度。热阻指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值,单位是℃/W或者是K/W,热阻的公式为ThetaJA = (Tj-Ta)/P,和功率和环境温度都有关系。
MOS管的知识,看这一篇就可以了插图18
 
4.导通内阻
导通内阻关注PMOS的Rds(on)参数,导通内阻越小,PMOS管的损耗越小,一般PMOS管的导通内阻都是在mΩ级别。
5.开关时间
MOS作为开关器件,就会有开关时间概念,在高速电路中,尽可能选择输入、输出电容Ciss&Coss小、开关时间Ton&Toff短的MOS管,以保证数据通信正常。
参数解释推荐阅读文章:带你读懂MOS管参数「热阻、输入输出电容及开关时间」
 
6.封装
根据PCB板的尺寸,选择合适的PMOS管尺寸,在板载面积有限的情况下,尽可能选择小封装;尽量选择常见封装,以备后续选择合适的替代料。

MOS管的知识,看这一篇就可以了插图20
暂无评论

发送评论 编辑评论


				
|´・ω・)ノ
ヾ(≧∇≦*)ゝ
(☆ω☆)
(╯‵□′)╯︵┴─┴
 ̄﹃ ̄
(/ω\)
∠( ᐛ 」∠)_
(๑•̀ㅁ•́ฅ)
→_→
୧(๑•̀⌄•́๑)૭
٩(ˊᗜˋ*)و
(ノ°ο°)ノ
(´இ皿இ`)
⌇●﹏●⌇
(ฅ´ω`ฅ)
(╯°A°)╯︵○○○
φ( ̄∇ ̄o)
ヾ(´・ ・`。)ノ"
( ง ᵒ̌皿ᵒ̌)ง⁼³₌₃
(ó﹏ò。)
Σ(っ °Д °;)っ
( ,,´・ω・)ノ"(´っω・`。)
╮(╯▽╰)╭
o(*////▽////*)q
>﹏<
( ๑´•ω•) "(ㆆᴗㆆ)
😂
😀
😅
😊
🙂
🙃
😌
😍
😘
😜
😝
😏
😒
🙄
😳
😡
😔
😫
😱
😭
💩
👻
🙌
🖕
👍
👫
👬
👭
🌚
🌝
🙈
💊
😶
🙏
🍦
🍉
😣
Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
颜文字
Emoji
小恐龙
花!
上一篇
下一篇