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DATE:2019.04.16

  ,是一种应用场效应原理工作的半导体器件,外形如图4-2,所示。和普通双极型高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等特性,得到了越来越普遍的应用。场效应管的品种很多,主要分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两大类,又都有N沟道和P沟道之分。

  绝缘栅场效应管也叫做金属氧化物半导体场效应管,简称为MOS场效应管,分为耗尽型MOS管和增强型MOS管。场效应管还有单栅极管和双栅极管之分。双栅场效应管具有两个相互独立的栅极G1和G2,从构造上看相当于由两个单栅场效应管串联而成,其输出电流的变化遭到两个栅极电压的控制。双栅场效应管的这种特性,在作为高频放大器、增益控制放大器、混频器和解调器运用时会带来很大方便。

  MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制构成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但理论应用的只需增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。至于为什么不运用耗尽型的MOS管,不建议寻根究底。关于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。缘由是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,普通都用NMOS。下面的引见中,也多以NMOS为主。MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需求的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时分要省事一些,但没有办法避免,后边再细致引见。在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动理性负载,这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。

  导通的意义是作为开关,相当于开关闭合。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适宜用于源极接地时的情况(低端驱动),只需栅极电压抵达4V或10V就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适宜用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,固然PMOS可以很便当地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价钱贵,交流种类少等缘由,在高端驱动中,通常还是运用NMOS。

  损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。往常的小功率MOS管导通电阻普通在几十毫欧左右,几毫欧的也有。MOS在导通和截止的时分,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个降落的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,损失也越大。导通瞬间电压和电流的乘积很大,构成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。mos管

  跟双极性晶体管相比,普通以为使MOS管导通不需求电流,只需GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们还需求速度。在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,理论上就是对电容的充放电。对电容的充电需求一个电流,由于对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要留意的是可提供瞬间短路电流的大小。第二留意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需求是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。假设在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要特地的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵,要留意的是应该选择适合的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压,设计时当然需求有一定的余量。而且电压越高,导通速度越快,导通电阻也越小。往常也有导通电压更小的MOS管用在不同的范畴里,但在12V汽车电子系统里,普通4V导通就够用了。

  1.栅源击穿电压BVGS-在增加栅源电压过程中,使栅极电流IG由零开端剧增时的VGS,称为栅源击穿电压BVGS。

  2.开启电压VT-开启电压(又称阈值电压):使得源极S和漏极D之间开端构成导电沟道所需的栅极电压;-规范的N沟道MOS管,VT约为3~6V;-经过工艺上的改良,能够使MOS管的VT值降到2~3V。

  3.漏源击穿电压BVDS-在VGS=0(加强型)的条件下,在增加漏源电压过程中使ID开端剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS-ID剧增的缘由有下列两个方面:

  (2)漏源极间的穿通击穿-有些MOS管中,其沟道长度较短,不时增加VDS会使漏区的耗尽层不时扩展到源区,使沟道长度为零,即产生漏源间的穿通,穿通后,源区中的多数载流子,将直承受耗尽层电场的吸收,抵达漏区,产生大的ID。

  4.直流输入电阻RGS-即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比-这一特性有时以流过栅极的栅流表示-MOS管的RGS能够很容易地超越1010Ω。

  5.低频跨导gm-在VDS为某一固定数值的条件下,漏极电流的微变量和惹起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导-gm反映了栅源电压对漏极电流的控制才干-是表征MOS管放大才干的一个重要参数-普通在非常之几至几mA/V的范围内。

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