一. 简介
MOS管(也称场效应管),是MOSFET的缩写。场效应管分为PMOS管(P沟道型)和NMOS(N沟道型)管,属于绝缘栅场效应管。
场效应管分为结型(JFET)和金属-氧化物-半导体型(MOSFET)两种类型。
JFET的英文全称是Junction Field-Effect Transistor,也分为N沟道和P沟道两种,在实际中几乎不用。
MOSFET英文全称是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,应用广泛,MOSFET一般称MOS管。MOSFET有增强型和耗尽型两大类,增强型和耗尽型每一类下面都有NMOS和PMOS。增强型MOS管的英文为Enhancement MOS或者EMOS,耗尽型MOS管的英文为Depletion MOS或者DMOS。
一般PCB上使用最多的是增强型MOS管,NMOS最多,一般多用在信号控制上,其次是PMOS,多用在电源开关等方面,耗尽型几乎不用。所以,在实际应用中,应用最多的是增强型NMOS管,其次是增强型PMOS管。
二.基础
如下中间衬底箭头指向G极的为NMOS,箭头背向G极的为PMOS。
栅极G(gate),单独在一边的。
源极S(source),不论是P沟道还是N沟道,两根线相交的就是。
漏极D(drain),不论是P沟道还是N沟道,是单独引线的。
由于生产工艺,一般的MOS管会有一个寄生二极管,也叫体二极管。可以看出NMOS和PMOS寄生二极管方向不一样,NMOS是由S极→D极,PMOS是由D极→S极。中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭头方向总是一致的。
NMOS:D极接输入,S极接输出 。如果接反,电流就会从寄生二极管流走无法控制。
PMOS:S极接输入,D极接输出 。如果接反,电流就会从寄生二极管流走无法控制。
对NMOS来说,Vg-Vs>Vgs(th),即G极和S极的压差大于一定值,MOS管会导通,就是NMOS高电平导通。
对PMOS来说,Vs-Vg>Vgs(th),即S极和G极的压差大于一定值,MOS管会导通,就是PMOS低电平导通。
三.上管和下管
N管常做下管(低端驱动), 因为S极直接接地固定电压时, G极和S极之间的压差容易控制. 而当S极电压不固定时, 栅源电压较难确定, 电路比较麻烦。
PMOS 一般做上管(高端驱动). 同理, 用S极接VCC 电压固定, 这时G极电压容易计算及控制, 反之, 用S极接负载, S极电压不能稳定, G极电压就更难确定, 电路上也比较麻烦.
四.NMOS电路
下图是常用的NMOS下管电路。R(GS)为泄放电阻,通常取值10K。R(IN)通常取1K~4.7K。
泄放电阻用来泄放GS极间的电荷。加它的原因是因为MOS的GS极间的阻值非常高,通常为M欧以上,并且GS间还有结电容,这就导致GS一旦充电,就很难释放掉。如果没有这个泄放电阻,在G极通入高电平,负载会工作,而将G极上的控制信号拿开,由于结电容的存在,GS间的电压会维持在导通阀值以上很长一段时间,负载仍会继续工作。而加了泄放电阻,会加快泄放速度,使电路功能更加合理易用。
五.MOS管重要参数
①封装
②类型(NMOS、PMOS)
③耐压Vds(器件在断开状态下漏极和源极所能承受的最大的电压)
④饱和电流Id
⑤导通阻抗Rds
⑥栅极阈值电压Vgs(th)
六.MOS管和三极管的区别
三极管是电流控制,MOS管是电压控制,主要有如下的区别:
1,只容许从信号源取少量电流的情况下,选用MOS管;在信号电压较低,有容许从信号源取较多电流的条件下,选用三极管。
2,MOS管是单极性器件(靠一种多数载流子导电),三极管是双极性器件(既有多数载流子,也要少数载流子导电)。
3,有些MOS管的源极和漏极可以互换运用,栅极也可正可负,灵活性比三极管好。
4,MOS管应用普遍,可以在很小电流和很低电压下工作。
5,MOS管输入阻抗大,低噪声,MOS管较贵,三极管的损耗大。
6,MOS管常用来作为电源开关,以及大电流开关电路、高频高速电路中,三极管常用来数字电路开关控制。