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[嵌入式]嵌入式硬件设计:MOS管

MOS管

一、认识MOSFET管

金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。

场效应管分为两种,分别是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)和结型场效应管(JFET)。在开关电路、Boost电路、Buck电路等的应用中,应用MOSFET 管比较多。

MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同,可分为“N型”与“P型” 的两种类型,通常又称为NMOSFET与PMOSFET

二、MOS结构图

(图片来自电子发烧友论坛,如有侵权,联系本人)

在这里插入图片描述
G极:很好辨认
S极:不管是N沟道还是P沟道,两根线相交的就是S极
D极:不管是N沟道还是P沟道,都是单独引线的那边
N沟道:与S极相连的箭头朝里
P沟道:与S极相连的箭头朝外

三、寄生二极管

在这里插入图片描述
判断规则:
对于N沟道,由S极指向D极;
对于P沟道,由D极指向S极。

二极管:由于其独特的单向导电性,二极管可以想成电子版的逆止阀。

寄生二极管的由来:
是由生产工艺造成的,大功率MOS管漏极从硅片底部引出,就会有这个寄生二极管。
小功率MOS管例如集成芯片中的MOS管是平面结构,漏极引出方向是从硅片的上面也就是与源极等同一方向,没有这个二极管。模拟电路书里讲得就是小功率MOS管的结构,所以没有这个二极管。

但D极和衬底之间都存在寄生二极管,如果是单个晶体管,衬底当然接S极,因此自然在DS之间有二极管。
如果在IC里面,N—MOS衬底接最低的电压,P—MOS衬底接最高电压,不一定和S极相连,所以DS之间不一定有寄生二极管

寄生二极管的作用

当电路中产生很大的瞬间反向电流时,可以通过这个二极管导出来,不至于击穿这个MOS管。(起到保护MOS管的作用)

四、MOSFET的主要参数

场效应管的参数很多,包括直流参数、交流参数和极限参数,但一般使用时关注以下主要参数:

1、IDSS—饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流。

2、UP—夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压。

3、UT—开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压。

4、gM—跨导。是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM是衡量场效应管放大能力的重要参数。

5、BUDS—漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS

6、PDSM—最大耗散功率。也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。

7、IDSM—最大漏源电流。是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM 。

五、MOSFET管器件选型

1、在电路设计中主要应用的是增强型的NMOS管和增强型的PMOS管,这两种增强MOS管中比较常用的是NMOS,原因是NMOS的导通电阻小且容易制造

2、在MOS管内部,漏极和源极之间会寄生一个二极管,这个二极管叫做体二极管,在驱动感性负载时,这个二极管很重要,并且只在单个MOS管中存在此二极管,在集成电路芯片内部通常是没有的

3、NMOS的特性:
大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到一定电压就可以了

4、PMOS特性:
小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)

5、虽然PMOS可以很方便的用于高端驱动,但由于其导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中通常还是使用NMOS

6、在高端驱动中使用NMOS时,一般源极会接一定电压值的电源,此时需要栅极驱动电压高于源极一定的数值

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加:2021-09-24 10:44:32  更:2021-09-24 10:46:00 
 
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