MOS管(MOSFET晶體管)主要用于功率放大和開關(guān)控制的半導(dǎo)體器件。具有高輸入阻抗、低開關(guān)損失、高開關(guān)速度和低噪音等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,如逆變器、電源、電機(jī)控制、LED驅(qū)動等。 各種封裝的MOS管 按功能MOS管分PMOS和NMOS,兩者的導(dǎo)通條件不同,符號如下圖所示: Nmos和Pmos符號 兩類MOS管的導(dǎo)通條件: 下圖是NMOS管的兩種應(yīng)用,當(dāng)NOMS管的S端直接接地時,VGS的電壓是只要大于Vt時就會導(dǎo)通,Vt需要查所用NMOS管的數(shù)據(jù)手冊,而S端接負(fù)載時不建議使用。 NMOS管的應(yīng)用示意圖 下圖是PMOS管的兩種應(yīng)用,當(dāng)POMS管的S端直接電源時,VGS的電壓是只要小于Vt時就會導(dǎo)通,Vt需要查所用NMOS管的數(shù)據(jù)手冊;而S端接負(fù)載時不建議使用。 PMOS管的應(yīng)用示意圖 MOS管的主要參數(shù):
開啟電壓 (又稱閾值電壓) :使得源極 S 和漏極 D 之間開始形成導(dǎo)電溝道所需的柵極電壓;·標(biāo)準(zhǔn)的 N 溝道 MOS 管, VT 約為 3~6V ; ·通過工藝上的改進(jìn),可以使 MOS 管的 VT 值降到 2~3V。
即在柵源極之間加的電壓與柵極電流之比·這一特性有時以流過柵極的柵流表示·MOS 管的 RGS 可以很容易地超過 1010Ω。
在 VGS=0 (增強(qiáng)型)的條件下 ,在增加漏源電壓過程中使 ID 開始劇增時的 VDS 稱為漏源擊穿電壓 BVDS ·ID 劇增的原因有下列兩個方面:(1)漏極附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, 不斷增加 VDS 會使漏區(qū)的耗盡層一直擴(kuò)展到源區(qū),使溝道長度為零,即產(chǎn)生漏源間的穿通, 穿通后, 源區(qū)中的多數(shù)載流子,將直接受耗盡層電場的吸引,到達(dá)漏區(qū),產(chǎn)生大的 ID
在增加?xùn)旁措妷哼^程中,使柵極電流 IG 由零開始劇增時的電壓稱為柵源擊穿電壓BVGS 。 5. 低頻跨導(dǎo) gm 在 VDS 為某一固定數(shù)值的條件下 ,漏極電流的微變量和引起這個變化的柵源電壓微變量之比稱為跨導(dǎo)·gm 反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力·是表征 MOS 管放大能力的一個重要參數(shù)·一般在十分之幾至幾 mA/V 的范圍內(nèi)。 6. 導(dǎo)通電阻 RON · 導(dǎo)通電阻 RON 說明了 VDS 對 ID 的影響 ,是漏極特性某一點(diǎn)切線的斜率的倒數(shù)·在飽和區(qū), ID 幾乎不隨 VDS 改變, RON 的數(shù)值很大,一般在幾十千歐到幾百千歐之間 ·由于在數(shù)字電路中 ,MOS 管導(dǎo)通時經(jīng)常工作在 VDS=0 的狀態(tài)下,所以這時的導(dǎo)通電阻 RON 可用原點(diǎn)的 RON 來近似·對一般的 MOS 管而言, RON 的數(shù)值在幾百歐以內(nèi) 7. 極間電容 三個電極之間都存在著極間電容:柵源電容 CGS 、柵漏電容 CGD 和漏源電容 CDS ·CGS 和 CGD 約為 1~3pF ·CDS 約在 0.1~1pF 之間 8. 低頻噪聲系數(shù) NF 噪聲是由管子內(nèi)部載流子運(yùn)動的不規(guī)則性所引起的·由于它的存在,就使一個放大器即便在沒有信號輸人時,在輸出端也出現(xiàn)不規(guī)則的電壓或電流變化·噪聲性能的大小通常用噪聲系數(shù) NF 來表示,它的單位為分貝( dB ) ·這個數(shù)值越小,代表管子所產(chǎn)生的噪聲越小·低頻噪聲系數(shù)是在低頻范圍內(nèi)測出的噪聲系數(shù)·場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)約為幾個分貝,它比雙極性三極管的要小。 MOS管的應(yīng)用舉例:
PMOS管防反接電路 NMOS管防反接電路
舉例:H橋電路控制某直流電機(jī)
注意事項(xiàng):MOS管應(yīng)用需要考慮電壓,電流,開掛速率、功耗和發(fā)熱等問題,H橋電路驅(qū)動時還需要考慮死區(qū)問題,否則很容易發(fā)熱過燙,損壞。 |
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