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MOS管基本知识,详细详解mos管基本知识的作用

信息来源:本站 日期:2017-05-03 

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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。本文就结构构造、特点、实用电路等几个方面用工程师的话简单描述。

解释1:n型

表示的是p型mos管,读者可以依据此图理解n型的,都是反过来即可。因此,不难理解,n型的如图在栅极加正压会导致导通,而p型的相反。

解释2:左右对称

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,恰是这个二极管决定了源极和漏极,这样,封装也就固定了,便于实用。我的年青时用过不带二极管的mos管驱动。图示左右是对称的,难免会有人问怎么区分源极和漏极呢?实在原理上,源极和漏极确实是对称的,是不区分的。非常轻易被静电击穿,平时要放在铁质罐子里,它的源极和漏极就是随便接。

解释3:沟道

下面图中,下边的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,因此mos管导通后是电阻特性,因此它的一个重要参数就是导通电阻,选用mos管必需清晰这个参数是否符合需求。

相对于耗尽型,增强型是通过“加厚”导电沟道的厚度来导通,如图。因为电场的强度与间隔平方成正比,因此,电场强到一定程度之后,电压下降引起的沟道加厚就不显著了,也是由于n型负离子的“退让”是越来越难的。

解释4:如何工作在放大区

这个高阻抗特点被广泛用于运放,运放分析的虚连、虚断两个重要原则就是基于这个特点。

mos管也能工作在放大区,而且很常见。

做镜像电流源、运放、反馈控制等,都是利用mos管工作在放大区,因为mos管的特性,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,呈现一定的线性关系。因为栅极与源漏隔离,因此其输入阻抗可视为无限大,当然,随频率增加阻抗就越来越小,一定频率时,就变得不可忽视。这是三极管不可相比的。

解释5:发烧原因

主要考虑的发烧,温度下降就恢复。要留意这种保护状态的后果。第三个原因是导通后,沟道有电阻,过主电流,形成发烧。

很多mos管具有结温过高保护,所谓结温就是金属氧化膜下面的沟道区域温度,一般是150摄氏度。超过此温度,mos管不可能导通。另一个原因是当栅极电压爬升缓慢时,导通状态要“途经”一个由封闭到导通的临界点,这时,导通电阻很大,发烧比较厉害。有电流就有发烧,并非电场型的就没有电流。

mos管发烧,主要原因之一是寄生电容在频繁开启封闭时,显现交流特性而具有阻抗,形成电流。

解释6:区别

相称于预先形成了不能导通的沟道,严格讲应该是耗尽型了。下图仅仅是原理性的,实际的元件增加了源-漏之间跨接的保护二极管,从而区分了源极和漏极。实际的元件,p型的,衬底是接正电源的,使得栅极预先成为相对负电压,因此p型的管子,栅极不用加负电压了,接地就能保证导通。好处是显著的,应用时抛开了负电压。

解释7:金属氧化物膜

在直流电气上,栅极和源漏极是断路。不难理解,这个膜越薄:电场作用越好、坎压越小、相同栅极电压时导通能力越强。 坏处是:越轻易击穿、工艺制作难度越大而价格越贵。例如导通电阻在欧姆级的,而2402等在十毫欧级的,图中有指示,这个膜是绝缘的,用来电气隔离,使得栅极只能形成电场,不能通过直流电,因此是用电压控制的。

解释8:寄生电容

下图的栅极通过金属氧化物与衬底形成一个电容,越是高品质的mos,膜越薄,寄生电容越大,经常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,必须考虑清楚。Mos管用于控制大电流通断,经常被要求数十K乃至数M的开关频率,在这种用途中,栅极信号具有交流特征,频率越高,交流成分越大,寄生电容就能通过交流电流的形式通过电流,形成栅极电流。消耗的电能、产生的热量不可忽视,甚至成为主要问题。为了追求高速,需要强大的栅极驱动,也是这个道理。试想,弱驱动信号瞬间变为高电平,但是为了“灌满”寄生电容需要时间,就会产生上升沿变缓,对开关频率形成重大威胁直至不能工作。

解释9:增强型

耗尽型的是事先做出一个导通层,用栅极来加厚或者减薄来控制源漏的导通。但这种管子一般不出产,在市道市情基本见不到。栅极电压越低,则p型源、漏极的正离子就越靠近中间,n衬底的负离子就越阔别栅极,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,就是图示效果。因此,轻易理解,栅极电压必需低到一定程度才能导通,电压越低,通道越厚,导通电阻越小。所以,大家平时说mos管,就默认是增强型的。

相对于耗尽型,增强型是通过“加厚”导电沟道的厚度来导通,如图。因为电场的强度与间隔平方成正比,因此,电场强到一定程度之后,电压下降引起的沟道加厚就不显著了,也是由于n型负离子的“退让”是越来越难的。


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