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1、MOS管概述要点计划基本电子电路系列MOS管MOS管学名是场效应管，是金属-氧化物-半导体型场效应管，英文：MOSFET（MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor），属于绝缘栅型。本文就构造构造、特色、适用电路等几个方面用工程师的话简单描述。其构造表示图：解说1：沟道上边图中，下面的p型中间一个窄长条就是沟道，使得左右两块P型极连在一起，所以mos管导通后是电阻特征，所以它的一个重要参数就是导通电阻，采纳mos管一定清楚这个参数能否吻合需求。解说2：n型上图表示的是p型mos管，读者可以依照此图理解n型的，都是反过来即可。所以，不难理解，n型的如
2、图在栅极加正压会以致导通，而p型的相反。解说3：加强型相关于耗尽型，加强型是经过“加厚”导电沟道的厚度来导通，如图。栅极电压越低，则p型源、漏极的正离子就越凑近中间，n衬底的负离子就越远离栅极，栅极电压达到一个值，叫阀值或坎压时，由p型游离出来的正离子连在一起，形成通道，就是图示成效。所以，简单理解，栅极电压一定低到必定程度才能导通，电压越低，通道越厚，导通电阻越小。因为电场的强度与距离平方成正比，所以，电场强到必定程度以后，电压降落引起的沟道加厚就不明显了，也是因为n型负离子的“让步”是愈来愈难的。耗尽型的是早先做出一个导通层，用栅极来加厚也许减薄来控制源漏的导通。但这类管子一般不生产，在市
3、道基本见不到。所以，大家平常说mos管，就默认是加强型的。解说4：左右对称/19图示左右是对称的，不免会有人问怎么区分源极和漏极呢？其实原理上，源极和漏极的确是对称的，是不区分的。但在实际应用中，厂家一般在源极和漏极之间连接一个二极管，起保护作用，正是这个二极管决定了源极和漏极，这样，封装也就固定了，便于适用。我的老师年轻时用过不带二极管的mos管。特别简单被静电击穿，平常要放在铁质罐子里，它的源极和漏极就是随意接。解说5：金属氧化物膜图中有指示，这个膜是绝缘的，用来电气隔断，使得栅极只好形成电场，不可以经过直流电，所以是用电压控制的。在直流电气上，栅极和源漏极是断路。不难理解，这个膜越薄：电
4、场作用越好、坎压越小、相同栅极电压时导通能力越强。弊端是：越简单击穿、工艺制作难度越大而价格越贵。比方导通电阻在欧姆级的，1角人民币左右买一个，而2402欧级的，要2元多（批量买。零售是4元左右）。等在十毫解说6：与实物的差异上图不过是原理性的，实质的元件增添了源-漏之间跨接的保护二极管，从而区分了源极和漏极。实质的元件，p型的，衬底是接正电源的，使得栅极早先成为相对负电压，所以p型的管子，栅极不用加负电压了，接地就能保证导通。相当于早先形成了不可以导通的沟道，严格讲应该是耗尽型了。好处是明显的，应用时抛开了负电压。解说7：寄生电容上图的栅极经过金属氧化物与衬底形成一个电容，越是高质量的mos
5、，膜越薄，寄生电容越大，常常mos管的寄生电容达到nF级。这个参数是mos管选择时至关重要的参数之一，一定考虑清楚。Mos管用于控制大电流通断，常常被要求数K以致数M的开关频率，在这类用途中，栅极信号拥有交流特色，频率越高，交流成分越大，寄生电容就能经过交流电流的形式经过电流，形成栅极电流。耗费的电能、产生的热量不行忽视，甚至成为主要问题。为了追求高速，需要强盛的栅极驱动，也是这个道理。试想，弱驱动信号瞬时变为高电平，但是为了“灌满”寄生电容需要时间，就会产生上涨沿变缓，对开关频率形成重要威迫直至不可以工作。解说8：如何工作在放大区Mos管也能工作在放大区，并且很常有。做镜像电流源、运放、反响
6、控制等，都是利用mos管工作在放大区，因为mos管的特征，当沟道处于似通非通时，栅极电压直接影响沟道的导电能力，体现必定的线性关系。因为栅极与源漏隔断，所以其输入阻抗可视为无量大，自然，随频率增添阻抗就愈来愈小，必定频率时，就变得不行忽视。这个高阻抗特色被广泛用于运放，运放解析的虚连、虚断两个重要原则就是基于这个特色。这是三极管不行比较的。解说9：发热原由Mos管发热，主要原由之一是寄生电容在屡次开启关闭时，显现交流特征而拥有阻抗，形成电流。有电流就有发热，并不是电场型的就没有电流。另一个原由是当栅极电压爬升缓慢时，导通状态要“经过”一个由关闭到导通的临界点，这时，导通电阻很大，发热比较厉害。
7、第三个原由是导通后，沟道有电阻，过主电流，形成发热。主要考虑的发热是第1和第3点。好多mos管拥有结温过高保护，所谓结温就是金属氧化膜下面的沟道地域温度，一般是150摄氏度。超出此温度，mos管不行能导通。温度降落就恢复。要注意这类保护状态的结果。希望上述描述能平常的理解mos管，下面谈谈几个商定俗成电路：1：pmos应用一般用于管理电源的通断，属于无触点开关，栅极低电平就完整导通，高电平就完整截止。并且，栅极可以加高过电源的电压，意味着可以用5v信号管理3v电源的开关，这个原理也用于电平变换。2：nmos管应用一般用于管理某电路能否接地，属于无触点开关，栅极高电平就导通以致接地，低电平截止。
8、自然栅极也可以用负电压截止，但这个好处没什么意义。其高电平可以高过被控制部分的电源，因为栅极是隔断的。所以可以用5v信号控制3v系统的某处能否接地，这个原理也用于电平变换。：放大区应用工作于放大区，一般用来设计反响电路，需要的专业知识比许多，近似运放，这里无法细说。常用做镜像电流源、电流反馈、电压反响等。至于运放的集成应用，我们其实不用关注。人家都做好了，看好datasheet就可以了，不用按mos管方式去考虑导通电阻和寄生电容。MOS管的基本知识郝铭此刻的高清、液晶、等离子电视机中开关电源部分除了采纳了PFC技术外，在元器件上的开关管均采纳性能优秀的MOS管取代过去的大功率晶体三极管，使整机
9、的效率、靠谱性、故障率均大幅的降落。因为MOS管和大功率晶体三极管在构造、特征有着实质上的差异，在应用上；驱动电路也比晶体三极管复杂，以致维修人员对电路、故障的解析倍感困难，此文即针对这一问题，把MOS管及其应用电路作简单介绍，以满足维修人员需求。一、什么是MOS管MOS管的英文全称叫MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应管中的绝缘栅型。所以，MOS管有时被称为绝缘栅场效应管。在一般电子电路中，MOS管平常被用于放大电路或开关电路。1、MOS管的构造；在一块混淆浓度较低的P型半导体硅衬底
10、上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高混淆浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。而后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（Si02）绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。这就构成了一个N沟道（NPN型）加强型MOS管。明显它的栅极和其余电极间是绝缘的。图1-1所示A、B分别是它的构造图和代表符号。相同用上述相同的方法在一块混淆浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高混淆浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道（PNP型）加强型MOS管。图1-2所示A、B分别是P沟道MOS管道构造图和代表符号。图1
11、-1-A图1-1-B图1-2-A图1-2-B2、MOS管的工作原理：图1-3是N沟道MOS管工作原理图；图1-3-A图1-3-B从图1-3-A可以看出，加强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压VGS=0时，即使加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道（没有电流流过），所以这时漏极电流ID=0。此时若在栅-源极间加上正向电压，图1-3-B所示，即VGS0，则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场，因为氧化物层是绝缘的，栅极所加电压VGS无法形成电流，氧化物层的两边就形成了一个电容，VGS等效是对这个电容充电
12、，并形成一个电场，跟着VGS逐渐高升，受栅极正电压的吸引，在这个电容的另一边就齐集大批的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道，当VGS大于管子的开启电压VT（一般约为2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID，我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，一般用VT表示。控制栅极电压VGS的大小改变了电场的强弱，就可以达到控制漏极电流ID的大小的目的，这也是MOS管用电场来控制电流的一个重要特色，所以也称之为场效应管。3、MOS管的特征；上述MOS管的工作原理中可以看出，MOS管的栅极G和源极S之间是绝缘的，因为Sio2绝缘层的存在，在栅极G和源极S之间等效是一个电容存在，电压VGS
13、产生电场从而以致源极-漏极电流的产生。此时的栅极电压VGS决定了漏极电流的大小，控制栅极电压VGS的大小就可以控制漏极电流ID的大小。这就可以得出以下结论：1）MOS管是一个由改变电压来控制电流的器件，所以是电压器件。2）MOS管道输入特征为容性特征，所以输入阻抗极高。4、MOS管的电压极性和符号规则；图1-4-A是N沟道MOS管的符号，图中D是漏极，S是源极，G是栅极，中间的箭头表示衬底，假如箭头向里表示是N沟道的MOS管，箭头向表面示是P沟道的MOS管。在实质MOS管生产的过程中衬底在出厂前就和源极连接，所以在符号的规则中；表示衬底的箭头也一定和源极相连接，以差异漏极和源极。图1-5-A是
14、P沟道MOS管的符号。MOS管应用电压的极性和我们一般的晶体三极管相同，N沟道的近似NPN晶体三极管，漏极D接正极，源极S接负极，栅极G正电压时导电沟道建立，N沟道MOS管开始工作,如图1-4-B所示。相同P道的近似PNP晶体三极管，漏极D接负极，源极S接正极，栅极G负电压时，导电沟道建立，P沟道MOS管开始工作,如图1-5-B所示。图1-4-AN沟道MOS管符号图1-4-BN沟道MOS管电压极性及衬底连接图1-5-AP沟道MOS管符号图1-5-BP沟道MOS管电压极性及衬底连接5、MOS管和晶体三极管对比的重要特征；1）场效应管的源极S、栅极G、漏极D分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c，它们的作用相似，图1-6-A所示是N沟道MOS管和NPN型晶体三极管引脚，图1-6-B所示是P沟道MOS管和PNP型晶体三极管引脚对应图。图1-6-A图1-6-B场效应管是电压控制电流器件，由VGS控制ID，一般的晶体三极管是电流控制电流器件，由IB控制IC。MOS管道放大系数是（跨导gm）当栅极电压改变一伏时能引起漏极电流变化多少安培。晶体三极管是电流放大系数（贝塔）当基极电流改变一毫安时能引起集电极电流变化多少。3)场效应管栅极和其余电极是绝缘的，不产生电流；而三极管工作时基极电流IB决定集电极电流IC
