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MOS管基本知識,詳細詳解mos管基本知識的作用

信息來源:本站 日期:2017-05-03 

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MOS管學名是場效應管,是金屬-氧化物-半導體型場效應管,英文:MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor),屬于絕緣柵型。本文就結構構造、特點、實用電路等幾個方面用工程師的話簡單描述。

解釋1:n型

表示的是p型mos管,讀者可以依據此圖理解n型的,都是反過來即可。因此,不難理解,n型的如圖在柵極加正壓會導致導通,而p型的相反。

解釋2:左右對稱

但在實際應用中,廠家一般在源極和漏極之間連接一個二極管,起保護作用,恰是這個二極管決定了源極和漏極,這樣,封裝也就固定了,便于實用。我的年青時用過不帶二極管的mos管驅動。圖示左右是對稱的,難免會有人問怎么區分源極和漏極呢?實在原理上,源極和漏極確實是對稱的,是不區分的。非常輕易被靜電擊穿,平時要放在鐵質罐子里,它的源極和漏極就是隨便接。

解釋3:溝道

下面圖中,下邊的p型中間一個窄長條就是溝道,使得左右兩塊P型極連在一起,因此mos管導通后是電阻特性,因此它的一個重要參數就是導通電阻,選用mos管必需清晰這個參數是否符合需求。

相對于耗盡型,增強型是通過“加厚”導電溝道的厚度來導通,如圖。因為電場的強度與間隔平方成正比,因此,電場強到一定程度之后,電壓下降引起的溝道加厚就不顯著了,也是由于n型負離子的“退讓”是越來越難的。

解釋4:如何工作在放大區

這個高阻抗特點被廣泛用于運放,運放分析的虛連、虛斷兩個重要原則就是基于這個特點。

mos管也能工作在放大區,而且很常見。

做鏡像電流源、運放、反饋控制等,都是利用mos管工作在放大區,因為mos管的特性,當溝道處于似通非通時,柵極電壓直接影響溝道的導電能力,呈現一定的線性關系。因為柵極與源漏隔離,因此其輸入阻抗可視為無限大,當然,隨頻率增加阻抗就越來越小,一定頻率時,就變得不可忽視。這是三極管不可相比的。

解釋5:發燒原因

主要考慮的發燒,溫度下降就恢復。要留意這種保護狀態的后果。第三個原因是導通后,溝道有電阻,過主電流,形成發燒。

很多mos管具有結溫過高保護,所謂結溫就是金屬氧化膜下面的溝道區域溫度,一般是150攝氏度。超過此溫度,mos管不可能導通。另一個原因是當柵極電壓爬升緩慢時,導通狀態要“途經”一個由封閉到導通的臨界點,這時,導通電阻很大,發燒比較厲害。有電流就有發燒,并非電場型的就沒有電流。

mos管發燒,主要原因之一是寄生電容在頻繁開啟封閉時,顯現交流特性而具有阻抗,形成電流。

解釋6:區別

相稱于預先形成了不能導通的溝道,嚴格講應該是耗盡型了。下圖僅僅是原理性的,實際的元件增加了源-漏之間跨接的保護二極管,從而區分了源極和漏極。實際的元件,p型的,襯底是接正電源的,使得柵極預先成為相對負電壓,因此p型的管子,柵極不用加負電壓了,接地就能保證導通。好處是顯著的,應用時拋開了負電壓。

解釋7:金屬氧化物膜

在直流電氣上,柵極和源漏極是斷路。不難理解,這個膜越?。弘妶鲎饔迷胶?、坎壓越小、相同柵極電壓時導通能力越強。 壞處是:越輕易擊穿、工藝制作難度越大而價格越貴。例如導通電阻在歐姆級的,而2402等在十毫歐級的,圖中有指示,這個膜是絕緣的,用來電氣隔離,使得柵極只能形成電場,不能通過直流電,因此是用電壓控制的。

解釋8:寄生電容

下圖的柵極通過金屬氧化物與襯底形成一個電容,越是高品質的mos,膜越薄,寄生電容越大,經常mos管的寄生電容達到nF級。這個參數是mos管選擇時至關重要的參數之一,必須考慮清楚。Mos管用于控制大電流通斷,經常被要求數十K乃至數M的開關頻率,在這種用途中,柵極信號具有交流特征,頻率越高,交流成分越大,寄生電容就能通過交流電流的形式通過電流,形成柵極電流。消耗的電能、產生的熱量不可忽視,甚至成為主要問題。為了追求高速,需要強大的柵極驅動,也是這個道理。試想,弱驅動信號瞬間變為高電平,但是為了“灌滿”寄生電容需要時間,就會產生上升沿變緩,對開關頻率形成重大威脅直至不能工作。

解釋9:增強型

耗盡型的是事先做出一個導通層,用柵極來加厚或者減薄來控制源漏的導通。但這種管子一般不出產,在市道市情基本見不到。柵極電壓越低,則p型源、漏極的正離子就越靠近中間,n襯底的負離子就越闊別柵極,柵極電壓達到一個值,叫閥值或坎壓時,由p型游離出來的正離子連在一起,形成通道,就是圖示效果。因此,輕易理解,柵極電壓必需低到一定程度才能導通,電壓越低,通道越厚,導通電阻越小。所以,大家平時說mos管,就默認是增強型的。

相對于耗盡型,增強型是通過“加厚”導電溝道的厚度來導通,如圖。因為電場的強度與間隔平方成正比,因此,電場強到一定程度之后,電壓下降引起的溝道加厚就不顯著了,也是由于n型負離子的“退讓”是越來越難的。


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