MOS管原理非常详细

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1、MOS管的那些事儿 2012.11.15 我们在笔记本主板维修中见到的MOS管 几乎都是绝缘栅增强型，这里也就只说说它 的那些事儿吧。 而且，我们不谈原理，只谈应用。呵呵，让我们来看看MOS管，分辨一下 他们怎么区别，怎么用吧。我们分“电路符号”和“实物”两部分来看吧。 1 三个极怎么判定 电路符号： 2 区别他们是N沟道还是P沟道3 寄生二极管的方向如何判定4 它能干吗用呢5 简单吗？那我们来做个挑错游戏吧 1 三个极怎么分辨 实物： 2 它是N沟道还是P沟道的呢3 能量出它是好是坏吗电路符号电路符号篇开始之前，一个小测试： 电路符号G（栅极）呢？请回答： 哪个脚是S（源极）？哪个脚是D（漏

2、极）？是P沟道还是N沟道MOS？如果接入电路， D极和S极，哪一个该接输 入，哪个接输出？你答对了吗？再来一个，试试看： 电路符号G（栅极）呢？哪个脚是S（源极）？哪个脚是D（漏极）？是P沟道还是N沟道MOS？ 依据是什么？如果接入电路， D极和S极，哪一个该接输 入，哪个接输出？这次怎么样？电路符号1 三个极怎么判定 ？MOS管符号上的三个脚的辨认要抓住关键地方 。 D极， 不论是P沟道还是N沟道， 是单独引线的那边。S极G极D极G极，不用说比较好认。S极， 不论是P沟道还是N沟道， 两根线相交的就是；电路符号2 他们是N沟道还是P沟道？三个脚的极性判断完后，接下就该判断是P沟道还是N沟道了

3、：S极G极D极箭头指向G极的是N沟道N沟道MOSFET电路符号S极G极D极箭头背向G极的是P沟道当然也可以先判断沟道类型，再判断三个脚极性。P沟道MOSFET电路符号S极G极D极小测试： 先判断是什么沟道，再判断三个脚极性。S极G极D极231123P沟道MOSFETN沟道MOSFET电路符号3 寄生二极管的方向如何判定？接下来，是寄生二极管的方向判断： S极G极D极N沟道S极G极D极P沟道它的判断规则就是： N沟道，由S极指向D极；P沟道，由D极指向S极。寄生二极管电路符号S极G极D极N沟道S极G极D极P沟道上面方法不太好记， 一个简单的识别方法是：（想像DS边的三节断续线是连通的）不论N沟道

4、还是P沟道MOS管， 中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭 头方向总是一致的： 要么都由S指向D， 要么都由D指向S。0V截止5V导通电路符号4 它能干吗用呢？在我们天天面对的笔记本主板上， MOS管有两大作用：1. 开关作用； 2. 隔离作用。 此处电压被拉低开关作用(1):PQ27控制脚为低电平电路符号此处电压不被拉低3VGND导通0V截止开关作用(1):PQ27控制脚为高电平电路符号以上MOS开关实现的是信号切换（高低电平切换）。再来看个MOS开关实现电压通断的例子吧。由+1.5V_SUS产生+1.5V电路（1）0V截止0V电路符号MOS开关实现电压通断的例子：由+1.5V_SUS产生+1.

5、5V电路（2）+15V导通+1.5V电路符号看过前面的例子，你能总结出“MOS管用做开关时在电路 中的连接方法”吗？其实关键就是：确定哪一个极连接输入端；哪个极连接输出端。控制极电平为“ ？V ” 时MOS管导通（饱和导通）？控制极电平为“ ？V ” 时MOS管截止？回顾前面的例子，你找到它们的规律了吗？小提示：MOS管中的寄生二极管方向是关键。电路符号小结：“MOS管用作开关时在电路中的连接方法”NMOS管： D极接输入； S极接输出。PMOS管： S极接输入； D极接输出。S极G极D极P沟道S极G极D极N沟道输入端输入端输出端输出端导通时导通时电路符号反证：NMOS管正确接法： D极接输入

6、；S极接输出。PMOS管正确接法： S极接输入；D极接输出。S极G极D极P沟道S极G极D极N沟道输入假如： S接输入，D接输出呢？输出由于寄生二极管直接导通，因此 S极电压可以无条件到D极，MOS 管就失去了开关的作用。假如反接： D接输入，S接输出。输入输出同样失去了开关作用。电路符号小结：“MOS管的开关条件”前面解决了MOS管的接法问题，接下来谈谈MOS管的 开关条件：控制极电平为“ ？V ” 时MOS管导通（饱和导通）？控制极电平为“ ？V ” 时MOS管截止？这个问题涉及到MOS管原理，我们这里不谈，只记结果：不论N沟道还是P沟道MOS管，G极电压都是与S极做比较。N沟道： UGUS

7、时导通。 （简单认为）UG=US时截止。P沟道： UGUS时导通。 （简单认为）UG=US时截止。但UG比US大（或小）多少伏时MOS管才会饱和导通呢？电路符号UG比US大（或小）多少伏时MOS管才会饱和导通呢？这要看具体的MOS管，不同MOS管需要的压差不同。饱和导通问题：在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：信号切换用MOS管： UG比US大3V-5V即可，实际上只 要导通即可，不必须饱和导通。比如常见的：2N7002，2N7002E，2N7002K，2N7002D，FDV301N。电压通断用MOS管： UG比US应大于10V以上，而且开通 时必须工作在饱和导通状态。常见的有：AO

8、L1448，AOL1428A，AON7406，AON7702， MDV1660， AON6428L，AON6718L，AO4496，AO4712，AO6402A，AO3404，SI3456DDV， MDS1660URH，MDS2662URH，RJK0392DPA，RJK03B9DP。PMOS管则和NMOS条件刚好相反。电路符号示例1：S极G极D极0V导通3VNMOS管：2N7002E5V作用：信号切换（开关）常用接法：S极接地，US=0V。截止条件：UG=US=0V。导通条件：UG比US大3V-5V即可，UG=3V。S极G极D极电路符号示例2：导通 +15VNMOS管：AON74065V作用：

9、电压通断（开关）常用接法：D极接输入，UD=5V。S极接输出。截止条件：UG=US=0V。导通条件：UG比US大10V以上，UG=US+10V=15V。（导通时，US=5V）0V5VS极G极D极电路符号示例3：导通+6VPMOS管：AOD425+19V作用：电压通断（开关）常用接法：S极接输入，US=19V。D极接输出。截止条件：UG=US=19V。导通条件：UG比US小10V以上，UG=US-13V=6V。0V+19V+19V电路符号如果我们想实现线路上电流的单向流通，比如只让电流由A-B，阻止由B-A请问可以怎么做？AB方法1：加入一个二级管AB隔离作用：方法2：加入MOS管电路符号AB所

10、以，所谓的MOS管的隔离作用，其实质也就是实现电路 的单向导通，它就相当于一个二级管。此处MOS管实现的功能就是：隔离作用。但在电路中我们常用隔离MOS，是因为：使用二级管，导通时会有压降，会损失一些电压。而使用 MOS管做隔离，在正向导通时，在控制极加合适的电压，可以 让MOS管饱和导通，这样通过电流时几乎不产生压降。电路符号 示例1：PMOS管：AOL1413作用：隔离AdapterBAT19V5V导通接地 19V19V截止6V导通19V19V隔离大家有兴趣可分析一下：拔掉适配器后只用电池供电时AOL1413的工作情况，试试吧！笔记本电脑中用到的隔离MOS管只有两个。下面我们来分步讨论一下

11、它的原理，为了方便，隔离MOS 管都用二级管代替表示。笔记本主板上的隔离，其实质是将适配器电压（+19V） 和电池电压（+12V左右）分隔开来。不让它们直接相通。 但又能在拔除任意一种电源时，保证电脑都有持续的供电，实 现电源无缝切换。电路符号VINAdapter19V19V隔离1. 只用适配器时电路符号VINBAT12V12V隔离2. 只用电池时问题：为什么在不用适配器时，还要用Q1隔离12V呢？Q1Q2我找到的一种解释是：人们在使用笔记本电脑时，经常会同时插上适配器和电池。如果遇到 电网停电，笔记本会自动切换到电池12V供电。这个时候适配器虽然不再 供电，但仍相连在笔记本上。如果没有Q1隔

12、离，12V电压会直接进入适配器内部的输出电路，有可能 烧毁适配器。 这一解释自己没有做过验证，大家可以讨论一下对与错。BATAdapterQ1Q2电路符号19V12V19V隔离3. 适配器+电池问题：如果不用Q2隔离，同时插上适配器和电池会怎样？现象是： 大电流。当然这只有在维修稳压电源上才可以看到：电流直接达到 稳压电源的最大值6A以上，短路灯狂闪。电池充电不就是用较高的电压加到电池上来进行的吗？ 那么，你觉得，为什么会出现这样的现象呢？ 电路符号讨论：“不用Q2隔离，或者是Q2被击穿短路时大电流的原因”19V 12V19V 12V0V7V7V电池电压一般是在12V以下，我们就将其看作12V

13、。19V电 源呢，我们也可以当作一个大电池，那么一个19V的电池和一 个12V的电池如下相连，导线中电流会是多少呢？?A经过两次等效，就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端。电路符号导线的电阻极小，如果我们认为 它是0.1欧姆。那么在导线中流过的 电流会是多少： 7V?A电流=稳压电源的最大电流一般是6A左右，所以会出现大电流报警。 而正常的电池充电电压是经过芯片精密控制的，一般只比 电池实际电压高出一点点，以保证电流不会过大造成电池过分 发热。 当Q2隔离管击穿短路后，长时间的超负荷工作，极有可能 损坏适配器。电路符号MOS管作用总结：（结合寄生二极管）如果MOS管用作开关时，（不论N沟道

14、还是P沟道）， 一定是寄生二极管的负极接输入边，正极接输出端或接地。 否则就无法实现开关功能了。 所以，N沟道一定是D极接输入，S极接输出或地。 P沟道则相反，一定是S极接输入，D极接输出。如果MOS管用作隔离时，（不论N沟道还是P沟道）， 寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单向导通方向 一致。 笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见，但也有极少 的主板用NMOS来实现。电路符号5 做个挑错游戏吧有没有发现过笔记本电路图上的MOS管也有画错的？通过前面的学习， 我们来做个挑错 游戏吧， 看看你能发现多 少错误？图1电路符号图2两张截图里， 你发现了几处错误？答案在文档最后面。实 物实 物 篇

15、实 物看看这些MOS管： 呵呵，都是很常见的吧？G（栅极）呢？能告诉大家， 哪个脚是S（源极）吗？哪个脚是D（漏极）？是P沟道还是N沟道MOS？ 呵呵，这个有点难哦。给你万用表，怎么测量 MOS管是好是坏呢？实 物 1 如何分辨三个极？首先，来看看常见的SO-8封装MOS管吧。共有八个脚，显然会有几个脚内部是相连的。第1步： 请确定MOS管PIN1（第一脚）方法：芯片上会用一个小圆点标示出PIN1，它一般会在芯片的左下角。第2步： 请确定MOS管其他脚方法：从PIN1开始，逆时针方向依次为2，3， .6，7，8脚。实 物 第3步： 请确定三个极。D极单独位于一边，而G极是第4PIN。 剩下的3

16、个脚则是S极。 它们的位置是相对固定的，记住这一点很有 用。请注意：不论NMOS管还是PMOS管，上述PIN脚的确定方法都是一样的。看看我们常见的NMOS管4816：假如MOS管表面磨损，或是无法辨认PIN1的标记圆点，你可以用什么 方法确认PIN1脚，以及G极，D极和S极？ 拿出万用表，试试吧！实 物 再来看看相似的DFN封装MOS管：外形上来看，DNF封装的MOS管仍旧有8个脚，但已经变成贴片形式， 节约了高度，散热性能更好些。 但其PIN脚极性还是一样排列。还有Ultra SO-8封装的MOS管：Ultra SO-8封装的MOS管相对DFN封装厚度 上有点增加，PIN1,2,3直接相连成为S极。实 物接下来，看看6个脚的TSOP-6封装MOS管：SI3456PIN1,2,5,6为D极； PIN3为G极； PIN4为S极。同样是6个脚，的