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      MOS管電路工作原理詳解,MOS管原理文章-KIA MOS管

      信息來(lái)源:本站 日期:2018-04-09 

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      1,MOS管種類(lèi)和結構

      MOSFET管是FET的一種(另一種是JFET),可以被制造成增強型或耗盡型,P溝道或N溝道共4種類(lèi)型,但實(shí)際應用的只有增強型的N溝道MOS管型號和增強型的P溝道MOS管型號,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。至于為什么不使用耗盡型的MOS管,不建議刨根問(wèn)底。對于這兩種增強型MOS管,比較常用的是NMOS。原因是導通電阻小,且容易制造。所以開(kāi)關(guān)電源和馬達驅動(dòng)的應用中,一般都用NMOS。下面的介紹中,也多以NMOS為主。 MOS管的三個(gè)管腳之間有寄生電容存在,這不是我們需要的,而是由于制造工藝限制產(chǎn)生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動(dòng)電路的時(shí)候要麻煩一些,但沒(méi)有辦法避免,后邊再詳細介紹。在MOS管原理圖上可以看到,漏極和源極之間有一個(gè)寄生二極管。這個(gè)叫體二極管,在驅動(dòng)感性負載,這個(gè)二極管很重要。順便說(shuō)一句,體二極管只在單個(gè)的MOS管中存在,在集成電路芯片內部通常是沒(méi)有的。


      2,MOS管導通特性

      導通的意思是作為開(kāi)關(guān),相當于開(kāi)關(guān)閉合。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會(huì )導通,適合用于源極接地時(shí)的情況(低端驅動(dòng)),只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會(huì )導通,適合用于源極接VCC時(shí)的情況(高端驅動(dòng))。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動(dòng),但由于導通電阻大,價(jià)格貴,替換種類(lèi)少等原因,在高端驅動(dòng)中,通常還是使用NMOS。


      3,MOS開(kāi)關(guān)管損失

      不管是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在,這樣電流就會(huì )在這個(gè)電阻上消耗能量,這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會(huì )減小導通損耗?,F在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。MOS在導通和截止的時(shí)候,一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程,流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程,在這段時(shí)間內,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導通損失大得多,而且開(kāi)關(guān)頻率越快,損失也越大。導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大??s短開(kāi)關(guān)時(shí)間,可以減小每次導通時(shí)的損失;降低開(kāi)關(guān)頻率,可以減小單位時(shí)間內的開(kāi)關(guān)次數。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。




      4,MOS管驅動(dòng)

      跟雙極性晶體管相比,一般認為使MOS管導通不需要電流,只要GS電壓高于一定的值,就可以了。這個(gè)很容易做到,但是,我們還需要速度。

      在MOS管的結構中可以看到,在GS,GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅動(dòng),實(shí)際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個(gè)電流,因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路,所以瞬間電流會(huì )比較大。選擇/設計MOS管驅動(dòng)時(shí)第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。

      第二注意的是,普遍用于高端驅動(dòng)的NMOS,導通時(shí)需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動(dòng)的MOS管導通時(shí)源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時(shí)柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個(gè)系統里,要得到比VCC大的電壓,就要專(zhuān)門(mén)的升壓電路了。很多馬達驅動(dòng)器都集成了電荷泵,要注意的是應該選擇合適的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅動(dòng)MOS管。

      上邊說(shuō)的4V或10V是常用的MOS管的導通電壓,設計時(shí)當然需要有一定的余量。而且電壓越高,導通速度越快,導通電阻也越小?,F在也有導通電壓更小的MOS管用在不同的領(lǐng)域里,但在12V汽車(chē)電子系統里,一般4V導通就夠用了。


      5,MOS管應用電路

      MOS管最顯著(zhù)的特性是開(kāi)關(guān)特性好,所以被廣泛應用在需要電子開(kāi)關(guān)的電路中,常見(jiàn)的如開(kāi)關(guān)電源,也有照明調光。

      現在的MOS驅動(dòng),有幾個(gè)特別的需求。1,低壓應用當使用5V電源,這時(shí)候如果使用傳統的圖騰柱結構,由于三極管的be有0.7V左右的壓降,導致實(shí)際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時(shí)候,我們選用標稱(chēng)gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風(fēng)險。 同樣的問(wèn)題也發(fā)生在使用3V或者其他低壓電源的場(chǎng)合。

      mos管


      KIA5N50H型號

      電流5A

      電壓500V

      內阻1.5

      封裝TO-252

      KIA830S型號

      電流5A

      電壓550V

      內阻1.2

      封裝TO-252

      KIA840S型號

      電流8A

      電壓500V

      內阻0.9

      封裝TO-252

      KIA9N20A型號

      電流9A

      電壓200V

      內阻0.28

      封裝TO-252

      KIA16N50H型號

      電流16A

      電壓500V

      內阻0.38

      封裝TO-3P

      KIA18N50H型號

      電流18A

      電壓500V

      內阻0.32

      封裝TO-3P

      KIA20N40H型號

      電流20A

      電壓400V

      內阻0.25

      封裝TO-3P

      KIA20N50H型號

      電流20A

      電壓500V

      內阻0.26

      封裝TO-3P

      KIA24N50H型號

      電流24A

      電壓500V

      內阻0.2

      封裝TO-3P

      SOT-23封裝

      KIA9926型號

      電流6A

      電壓20V

      內阻0.03

      SOT-23封裝







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