MOS管导通特性概述

金属-氧化层?半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor,?MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect?transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为“N型”与“P型”?的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS?FET、PMOS?FET、nMOSFET、pMOSFET等。

MOS管的source和drain是可以对调的，他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。和晶体管不一样，MOS管的参数中没有直接给出管压降，而是给出导通电阻Rds（on），SI2301的导通电阻在Dd=3.6A时是85mΩ，在Id=2A时是115mΩ，这样可算出它的管压降在3.6A和2A时分别为0.306V和0.23V。

导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了。?PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，使用与源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。

mos管导通压降多大

如图一个用于信号控制的小功率N沟道MOS管2N7000，当Rds（on）是MOS管导通时，D极和S极之间的内生电阻，它的存在会产生压降，所以越小越好。D极与S极间电流Id最大时完全导通。在图中可以看到Vgs=10v完全导通，电阻Rds=5欧左右，电流Id=500mA（最大，完全导通），产生压降Vds=2.5v。而Vgs=4.5v时，Id=75mA（不是最大，没完全导通），Rds=5.3欧左右，虽然没完全导通，但产生的压降Vds=0.4v最小，比Vgs=10v产生的压降小得多。对于信号控制（控制DS极导通接地实现高低平）来说只要电压，不需要电流（为什么？这里是信号和电源的区别，基础很重要，这里不做解释，不懂的请先恶补一下基础），所以只要求MOS管导通时产生的压降越小越好，可以使D极的电压直接被拉为接近0v，因此首选Vgs=4.5v左右，而不选10v。有些用于信号控制的MOS管如2N7002K，Vgs为10V和4.5V时产生的压降差不多，可以根据情况选择10v或者4.5v左右的导通电压。因此对信号控制来说，原则上是选择导通时产生的压降越小越好。

那么对于使用在电源控制方面，既需要电压也需要电流的大功率MOS管来说，就需要完全导通，那么导通电压是多少呢？我们再来看一个大功率N沟道MOS管AO1428A，如下图

从图中可以看出Vgs为10v和4.5v时，Id为12.4A，都达到最大，都可完全导通。但10v比4.5v的导通电阻小，产生压降小（大约差0.7v），并且10v的开关速度快，损失的能量少，开关效率高，所以首选10v。至于P沟道MOS管，跟N沟道的差不多，这时不做解析了，它用在信号控制方面的很少，主要是用在电源控制如AO4425，G极电压必须低于S极10V以上，也就是Vgs《-10v，才能完全导通（Rds= 9 mΩ左右）。如下图

总结：信号控制使用的MOS管，只要电压，不需要电流，要求导通时产生的压降Vds最小，首选Vgs=4.5v左右，对信号控制来说，原则上是选择导通时产生的压降越小越好。电源控制使用的MOS管，既要电压也要电流，要求完全导通，要求Id最大，产生的压降Vds最小，首选Vgs=10v左右。

如何把Mos管导通时电压降控制在最小？

在用FDS6890A型号N-mos，用作开关，漏极加10伏电压，栅极加0到5伏方波控制导通闭合，但是测量源极电压时候只有0到8伏的方波输出。

怎么提高Mos管效率，或者是用一些高级点的电路？

首先要了解MOS管的工作原理。MOS管与一般晶体三极管是不同的。它是电压控制元件，它是栅极电压控制的是S-D极间的体电阻。在栅极施加不同的电压，源-漏极之间就会有电阻的变化，这就是MOS管的工作原理。栅极电压对应在器件S-D极的电阻变化曲线可以查器件手册。根据MOS管的这个特性，既可以选择将MOS管作放大器工作，也可以选择作为开关工作。

根据以上原理分析，在你的问题中，如果要使MOS管作在开关状态，就要对栅极施加足够的电压，它才能充分起到开关作用。你在栅极施加的电压只有5V（对于单管而言我认为栅极电压低了，一般应该在12V左右比较好），这个电压下MOS管的夹断电阻依然比较大，所以输出只有8V。

MOS管导通条件

导通与截止由栅源电压来控制，对于增强型场效应管来说，N沟道的管子加正向电压即导通，P沟道的管子则加反向电压。一般2V～4V就可以了。但是，场效应管分为增强型（常开型）和耗尽型（常闭型），增强型的管子是需要加电压才能导通的，而耗尽型管子本来就处于导通状态，加栅源电压是为了使其截止。

开关只有两种状态通和断，三极管和场效应管工作有三种状态：

1、截止；

2、线性放大；

3、饱和（基极电流继续增加而集电极电流不再增加）；

使晶体管只工作在1和3状态的电路称之为开关电路，一般以晶体管截止，集电极不吸收电流表示关；以晶体管饱和，发射极和集电极之间的电压差接近于0V时表示开。开关电路用于数字电路时，输出电位接近0V时表示0，输出电位接近电源电压时表示1。所以数字集成电路内部的晶体管都工作在开关状态。 场效应管按沟道分可分为Ｎ沟道和Ｐ沟道管（在符号图中可看到中间的箭头方向不一样）。

按材料分可分为结型管和绝缘栅型管，绝缘栅型又分为耗尽型和增强型，一般主板上大多是绝缘栅型管简称MOS管，并且大多采用增强型的Ｎ沟道，其次是增强型的Ｐ沟道，结型管和耗尽型管几乎不用。场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。

MOS管导通过程

导通时序可分为to~t1、t1~t2、 t2~t3 、t3~t4四个时间段，这四个时间段有不同的等效电路。

1）t0-t1：C GS1 开始充电，栅极电压还没有到达V GS（th），导电沟道没有形成，MOSFET仍处于关闭状态。

2）[t1-t2]区间, GS间电压到达Vgs（th），DS间导电沟道开始形成，MOSFET开启，DS电流增加到ID, Cgs2 迅速充电，Vgs由Vgs（th）指数增长到Va。

3）[t2-t3]区间,MOSFET的DS电压降至与Vgs相同,产生Millier效应，Cgd电容大大增加,栅极电流持续流过，由于C gd 电容急剧增大，抑制了栅极电压对Cgs 的充电,从而使得Vgs 近乎水平状态，Cgd 电容上电压增加,而DS电容上的电压继续减小。

4）[t3-t4]区间,至t3时刻,MOSFET的DS电压降至饱和导通时的电压,Millier效应影响变小，Cgd 电容变小并和Cgs 电容一起由外部驱动电压充电, Cgs 电容的电压上升,至t4时刻为止.此时C gs 电容电压已达稳态,DS间电压也达最小，MOSFET完全开启。

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