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MOS管的知识,从概念到应用,一篇文章就够了

发布时间:2022-11-25

来源:IC修真院

今天和大家一起来看一下MOSFET场效应管的相关知识内容和典型的使用方法。在本章节中,您会看到如下几部分的内容:

1、MOSFET的基本概念相关的知识;

2、MOSFET的分辨方法的相关知识;

3、MOSFET的控制方式及典型应用电路;

一、MOSFET的基本概念相关的知识

场效应管与三极管比较类似,都是三端元器件,但是三极管是一种流控型的半导体器件,而场效应管是一种压控型的半导体器件,按照结构分类,场效应管可以分为结型场效应管JFET和

金属-氧化物半导体场效应管MOSFET,本文主要介绍MOSFET。

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1-MOSFET

MOSFET根据沟道材料的不同可以分为N沟道NMOS和P沟道PMOS,按照导电方式又可以分为耗尽型和增强型,所以MOSFET有四种:1)N沟道耗尽型;2)N沟道增强型;3)P沟道耗尽型;4)P沟道增强型。

不管是NMOS还是PMOS都具有三个电极,分别为栅极Gate、源极Source、漏极Drain,其电气符号如图2所示。

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2-MOS管的电气符号

2. MOSFET的分辨方法的相关知识

相信大家在初接触MOS管的时候,对于MOS管的电气符号都会碰到如下的问题:1)漏极D和源极S如何区分?2)N-MOS和P-MOS如何区分?3)寄生二极管/体二极管的方向如何辨别?4)MOS管如何导通?这几个问题不是难题,但是比较容易混淆。下面介绍这几个问题,帮助大家分清MOS管。

1). 漏极D和源极S如何区分

MOS管的三个电极中,栅极G最好确认,源极S和漏极D相对容易混淆,不过也是有方法区分的。电气符号中,有两根线相汇的源极S,只有一根线的则是漏极D,如图3所示。

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图3-源极和漏极的区分

2). N-MOS和P-MOS如何区

分确认完三个电极后,再来确定MOS的类型,如果箭头指向栅极G,则是N-MOS,如果箭头背离栅极G,则是P-MOS。如图4所示。

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图4-如何区分N沟道和P沟道

3). 寄生二极管的方向如何辨别

由于MOS管也是由P型半导体和N型半导体构成的,所以每个PN结都是一个二极管,按理来说一个MOS中应该有两个二极管,但是其中一个二极管呈现短路状态,所以只剩下一个二极管了。

N沟道的寄生二极管是由S极指向D极,P沟道的寄生二极管是由D极指向S极。或者可以这样记:箭头的方向和二极管的方向是一致的。如图5所示。

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图5-寄生二极管方向区分

4). MOS管如何导通

MOS管在导通时,电流的方向是怎么样的?对于N-MOS而言,是由D指向S的;对于P-MOS而言,是由S指向D的。可以这样判断,如果反接的话,电流就会流过寄生二极管,失去了控制作用,所以寄生二极管要在电路中反向连接。

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图6-MOS如何导通

3.MOSFET的控制方式及典型应用电路

MOS管是电压控制的半导体器件,一般很少用做放大作用,而主要用作开关作用,尤其当作功率开关使用。在MOS管的数据手册上,都会讲到一个重要的参数Vth开启电压,这个电压的范围一般是2-20V,MOS管的导通方式如下:

NMOS: VGS > Vth,则导通,否则截止关断;

PMOS: VGS < Vth,则导通,否则截止关断;

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图7-MOS导通方式

MOS管一般用作开关作用,今天介绍两种典型的应用:MOS防电源反接电路和BLDC驱动电路。

MOS管的防电源反接电路

电子产品的电源如果接反了,可能会把电路烧坏,一般常用二极管来防反接,但是二极管的过电流的能力比较小,并且正向压降比较大,对很多大电流或者低电压的场合二极管并不适用。MOS管的ID电流比较大并且导通压降非常小,也可以用于电源防反接。

电子技术设计:原来电源防接反这么简单就实现了

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图8-NMOS防反接电路

上图是NMOS的防反接电路,电路分析如下:

如果电源接线错误:VGS=0,所以NMOS不导通;

如果电源接线正确:VD=0,VS=0.7V,VG=Vbattery,则VGS>Vth,导通;    

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图9-PMOS防反接电路

上图是PMOS的防反接电路,电路分析如下:

如果电源接线错误:VGS=0,所以PMOS不导通;

如果电源接线正确:VD=Vbattery,VS=(Vbattery-0.7)V,VG=0,则VGS

BLDC驱动电路

BLDC的驱动电路为桥式电路,以三相BLDC为例,需要使用六个NMOS构成桥式电路,典型的电路图如图10所示。

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图10-BLDC驱动电路

上图中,上下两个NMOS管不同时导通,上管只与相邻的下管导通,总共具有六个节拍,即可实现三相BLDC电机的控制。这一部分的内容,程序控制部分较为复杂,我在悟空问答中有详细的解答大家如果感兴趣可以去搜索。

相信通过以上内容大家对MOSFET场效应管有了一定的认识,如果由疑问的地方欢迎留言讨论,或者私信我。在下一章节中,您将学习到有关场效应管NMOS/PMOS的相关知识。

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