利盈娱乐(中国)创新平台有限公司

MOS管导通特性概述

金属-氧(yang)化层?半(ban)导体场效晶(jing)体管(guan)(guan)，简称(cheng)金氧(yang)半(ban)场效晶(jing)体管(guan)(guan)（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor,?MOSFET）是一种可(ke)以广泛使用(yong)在模拟电(dian)路(lu)与(yu)数字电(dian)路(lu)的场效晶(jing)体管(guan)(guan)（field-effect?transistor）。MOSFET依(yi)照其“通(tong)道”的极性不同，可(ke)分为(wei)(wei)“N型”与(yu)“P型”?的MOSFET，通(tong)常(chang)又称(cheng)为(wei)(wei)NMOSFET与(yu)PMOSFET，其他(ta)简称(cheng)尚(shang)包括NMOS?FET、PMOS?FET、nMOSFET、pMOSFET等。

MOS管(guan)的(de)source和(he)drain是(shi)(shi)可以对(dui)调的(de)，他们都是(shi)(shi)在P型(xing)backgate中形(xing)成的(de)N型(xing)区。在多(duo)数情况下，这个两个区是(shi)(shi)一样的(de)，即使两端对(dui)调也不会影响器(qi)件的(de)性能。这样的(de)器(qi)件被认为(wei)是(shi)(shi)对(dui)称的(de)。和(he)晶体(ti)管(guan)不一样，MOS管(guan)的(de)参(can)数中没有直接给(ji)出(chu)管(guan)压降，而是(shi)(shi)给(ji)出(chu)导通电阻Rds（on），SI2301的(de)导通电阻在Dd=3.6A时(shi)是(shi)(shi)85mΩ，在Id=2A时(shi)是(shi)(shi)115mΩ，这样可算出(chu)它的(de)管(guan)压降在3.6A和(he)2A时(shi)分(fen)别(bie)为(wei)0.306V和(he)0.23V。

导(dao)(dao)通(tong)的(de)意思是作(zuo)为开(kai)关，相当于开(kai)关闭合。NMOS的(de)特(te)性，Vgs大于一(yi)(yi)定的(de)值就(jiu)会导(dao)(dao)通(tong)，适合用于源极接地时(shi)(shi)的(de)情况(kuang)(低(di)端驱动(dong))，只(zhi)要(yao)栅极电压(ya)达(da)到(dao)4V或10V就(jiu)可以(yi)了。?PMOS的(de)特(te)性，Vgs小于一(yi)(yi)定的(de)值就(jiu)会导(dao)(dao)通(tong)，使(shi)用与源极接VCC时(shi)(shi)的(de)情况(kuang)(高端驱动(dong))。但是，虽然PMOS可以(yi)很方(fang)便地用作(zuo)高端驱动(dong)，但由于导(dao)(dao)通(tong)电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在(zai)高端驱动(dong)中，通(tong)常(chang)还(hai)是使(shi)用NMOS。

mos管导通压降多大

如图一(yi)个用(yong)于(yu)信号(hao)控制(zhi)的(de)(de)小(xiao)(xiao)(xiao)功(gong)率N沟道MOS管2N7000，当(dang)Rds（on）是MOS管导(dao)通(tong)时(shi)(shi)(shi)，D极(ji)和S极(ji)之间(jian)的(de)(de)内生(sheng)(sheng)(sheng)电(dian)阻，它的(de)(de)存在会产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)压降，所以越(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)越(yue)好。D极(ji)与S极(ji)间(jian)电(dian)流(liu)Id最大(da)时(shi)(shi)(shi)完(wan)全(quan)导(dao)通(tong)。在图中可以看到Vgs=10v完(wan)全(quan)导(dao)通(tong)，电(dian)阻Rds=5欧(ou)左(zuo)右，电(dian)流(liu)Id=500mA（最大(da)，完(wan)全(quan)导(dao)通(tong)），产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)压降Vds=2.5v。而Vgs=4.5v时(shi)(shi)(shi)，Id=75mA（不是最大(da)，没完(wan)全(quan)导(dao)通(tong)），Rds=5.3欧(ou)左(zuo)右，虽然没完(wan)全(quan)导(dao)通(tong)，但(dan)产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)压降Vds=0.4v最小(xiao)(xiao)(xiao)，比Vgs=10v产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)压降小(xiao)(xiao)(xiao)得多。对于(yu)信号(hao)控制(zhi)（控制(zhi)DS极(ji)导(dao)通(tong)接地实现高低平(ping)）来(lai)说(shuo)只(zhi)要(yao)电(dian)压，不需要(yao)电(dian)流(liu)（为什么(me)？这里是信号(hao)和电(dian)源的(de)(de)区别，基础(chu)很重要(yao)，这里不做解释，不懂的(de)(de)请(qing)先恶补一(yi)下(xia)基础(chu)），所以只(zhi)要(yao)求MOS管导(dao)通(tong)时(shi)(shi)(shi)产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)压降越(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)越(yue)好，可以使D极(ji)的(de)(de)电(dian)压直接被拉(la)为接近0v，因此首选Vgs=4.5v左(zuo)右，而不选10v。有些用(yong)于(yu)信号(hao)控制(zhi)的(de)(de)MOS管如2N7002K，Vgs为10V和4.5V时(shi)(shi)(shi)产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)压降差不多，可以根据(ju)情况选择(ze)(ze)10v或者4.5v左(zuo)右的(de)(de)导(dao)通(tong)电(dian)压。因此对信号(hao)控制(zhi)来(lai)说(shuo)，原(yuan)则(ze)上是选择(ze)(ze)导(dao)通(tong)时(shi)(shi)(shi)产(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)压降越(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)越(yue)好。

那么对于使用在(zai)电源控制方面，既需(xu)要电压也需(xu)要电流的大功(gong)率(lv)MOS管来说，就(jiu)需(xu)要完全导(dao)通(tong)，那么导(dao)通(tong)电压是多少呢？我们(men)再(zai)来看一个大功(gong)率(lv)N沟道(dao)MOS管AO1428A，如下图

从(cong)图中可以看出Vgs为10v和4.5v时，Id为12.4A，都达(da)到(dao)最大(da)，都可完全(quan)导(dao)通(tong)(tong)。但10v比4.5v的(de)(de)导(dao)通(tong)(tong)电阻小，产生压降小（大(da)约差0.7v），并(bing)且10v的(de)(de)开(kai)关速度快，损失的(de)(de)能量(liang)少，开(kai)关效率(lv)高，所(suo)以首选10v。至于(yu)(yu)P沟(gou)道MOS管，跟N沟(gou)道的(de)(de)差不(bu)多，这(zhei)时不(bu)做解析了，它用在信号控制(zhi)方面的(de)(de)很少，主要是用在电源控制(zhi)如(ru)AO4425，G极电压必(bi)须低(di)于(yu)(yu)S极10V以上(shang)，也(ye)就是Vgs《-10v，才能完全(quan)导(dao)通(tong)(tong)（Rds= 9 mΩ左右）。如(ru)下图

总结：信号控(kong)制使用(yong)的(de)MOS管，只要电(dian)压(ya)，不需要电(dian)流(liu)，要求导通时(shi)产(chan)(chan)生(sheng)的(de)压(ya)降Vds最小(xiao)，首(shou)选Vgs=4.5v左(zuo)右，对信号控(kong)制来说，原则上是(shi)选择导通时(shi)产(chan)(chan)生(sheng)的(de)压(ya)降越小(xiao)越好。电(dian)源控(kong)制使用(yong)的(de)MOS管，既(ji)要电(dian)压(ya)也要电(dian)流(liu)，要求完(wan)全导通，要求Id最大，产(chan)(chan)生(sheng)的(de)压(ya)降Vds最小(xiao)，首(shou)选Vgs=10v左(zuo)右。

如(ru)何把Mos管导通(tong)时电压降(jiang)控制在最小(xiao)？

在用FDS6890A型号N-mos，用作(zuo)开(kai)关，漏极加10伏(fu)(fu)电压，栅极加0到5伏(fu)(fu)方波控制导通(tong)闭(bi)合(he)，但是(shi)测量源极电压时(shi)候只有0到8伏(fu)(fu)的方波输出(chu)。

怎(zen)么提高Mos管效率，或(huo)者是(shi)用一些高级点的电路？

首先要了解MOS管(guan)的(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)原(yuan)理。MOS管(guan)与一(yi)般(ban)晶体(ti)三极(ji)(ji)(ji)管(guan)是(shi)不同(tong)的(de)。它是(shi)电(dian)压(ya)控(kong)(kong)制(zhi)元件(jian)，它是(shi)栅极(ji)(ji)(ji)电(dian)压(ya)控(kong)(kong)制(zhi)的(de)是(shi)S-D极(ji)(ji)(ji)间的(de)体(ti)电(dian)阻。在栅极(ji)(ji)(ji)施加(jia)不同(tong)的(de)电(dian)压(ya)，源(yuan)-漏(lou)极(ji)(ji)(ji)之间就会有电(dian)阻的(de)变化(hua)，这就是(shi)MOS管(guan)的(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)原(yuan)理。栅极(ji)(ji)(ji)电(dian)压(ya)对应(ying)在器件(jian)S-D极(ji)(ji)(ji)的(de)电(dian)阻变化(hua)曲(qu)线可以查器件(jian)手(shou)册。根据(ju)MOS管(guan)的(de)这个特性，既可以选择将MOS管(guan)作(zuo)(zuo)放大器工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)，也(ye)可以选择作(zuo)(zuo)为开(kai)关工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)。

根据以上原理分析，在你(ni)的(de)问题中，如果要使(shi)MOS管作在开关状态，就要对(dui)栅(zha)(zha)极施加足够的(de)电(dian)压(ya)(ya)，它才能充分起到开关作用。你(ni)在栅(zha)(zha)极施加的(de)电(dian)压(ya)(ya)只有(you)5V（对(dui)于单管而言我认(ren)为栅(zha)(zha)极电(dian)压(ya)(ya)低了，一般应该在12V左右比较好），这个电(dian)压(ya)(ya)下MOS管的(de)夹断(duan)电(dian)阻依然(ran)比较大，所以输出只有(you)8V。

MOS管导通条件

导(dao)通(tong)与截止由栅源(yuan)电压来(lai)控制(zhi)，对于增(zeng)(zeng)(zeng)强型(xing)场效(xiao)应(ying)管来(lai)说，N沟道的(de)管子(zi)加正向电压即(ji)导(dao)通(tong)，P沟道的(de)管子(zi)则加反向电压。一般2V～4V就可以(yi)了(le)。但是(shi)，场效(xiao)应(ying)管分(fen)为增(zeng)(zeng)(zeng)强型(xing)（常开型(xing)）和耗尽(jin)(jin)型(xing)（常闭型(xing)），增(zeng)(zeng)(zeng)强型(xing)的(de)管子(zi)是(shi)需(xu)要加电压才能(neng)导(dao)通(tong)的(de)，而耗尽(jin)(jin)型(xing)管子(zi)本来(lai)就处(chu)于导(dao)通(tong)状态，加栅源(yuan)电压是(shi)为了(le)使(shi)其截止。

开(kai)关只(zhi)有(you)两种(zhong)状态通和(he)(he)断，三极管(guan)和(he)(he)场效应管(guan)工作有(you)三种(zhong)状态：

1、截止；

2、线(xian)性(xing)放(fang)大；

3、饱和（基极电(dian)(dian)流(liu)(liu)继续增加而(er)集电(dian)(dian)极电(dian)(dian)流(liu)(liu)不再增加）；

使晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)(guan)只工作在(zai)1和(he)(he)3状态(tai)的(de)电(dian)(dian)(dian)路(lu)称之为开关(guan)电(dian)(dian)(dian)路(lu)，一般以(yi)晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)(guan)截止(zhi)，集电(dian)(dian)(dian)极不(bu)吸收电(dian)(dian)(dian)流表示(shi)关(guan)；以(yi)晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)(guan)饱和(he)(he)，发射极和(he)(he)集电(dian)(dian)(dian)极之间的(de)电(dian)(dian)(dian)压差接(jie)(jie)近于0V时(shi)(shi)表示(shi)开。开关(guan)电(dian)(dian)(dian)路(lu)用于数(shu)字电(dian)(dian)(dian)路(lu)时(shi)(shi)，输出电(dian)(dian)(dian)位接(jie)(jie)近0V时(shi)(shi)表示(shi)0，输出电(dian)(dian)(dian)位接(jie)(jie)近电(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)压时(shi)(shi)表示(shi)1。所以(yi)数(shu)字集成电(dian)(dian)(dian)路(lu)内部的(de)晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)(guan)都工作在(zai)开关(guan)状态(tai)。 场(chang)效应(ying)管(guan)(guan)(guan)按沟(gou)道(dao)分可分为Ｎ沟(gou)道(dao)和(he)(he)Ｐ沟(gou)道(dao)管(guan)(guan)(guan)（在(zai)符(fu)号图中可看(kan)到中间的(de)箭头方向(xiang)不(bu)一样）。

按材料(liao)分可分为(wei)结型(xing)(xing)(xing)管(guan)(guan)(guan)和(he)绝缘(yuan)栅型(xing)(xing)(xing)管(guan)(guan)(guan)，绝缘(yuan)栅型(xing)(xing)(xing)又分为(wei)耗(hao)(hao)尽型(xing)(xing)(xing)和(he)增强型(xing)(xing)(xing)，一般主板(ban)上大多是(shi)(shi)绝缘(yuan)栅型(xing)(xing)(xing)管(guan)(guan)(guan)简(jian)称(cheng)MOS管(guan)(guan)(guan)，并且大多采用增强型(xing)(xing)(xing)的Ｎ沟道(dao)，其次是(shi)(shi)增强型(xing)(xing)(xing)的Ｐ沟道(dao)，结型(xing)(xing)(xing)管(guan)(guan)(guan)和(he)耗(hao)(hao)尽型(xing)(xing)(xing)管(guan)(guan)(guan)几乎不(bu)用。场效应(ying)(ying)晶体(ti)管(guan)(guan)(guan)（Field Effect Transistor缩写(FET)）简(jian)称(cheng)场效应(ying)(ying)管(guan)(guan)(guan).由多数(shu)载流子参与(yu)导(dao)电(dian),也称(cheng)为(wei)单极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)(xing)晶体(ti)管(guan)(guan)(guan).它属(shu)于(yu)电(dian)压控制型(xing)(xing)(xing)半(ban)导(dao)体(ti)器件(jian).场效应(ying)(ying)管(guan)(guan)(guan)是(shi)(shi)利(li)用多数(shu)载流子导(dao)电(dian),所以称(cheng)之为(wei)单极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)(xing)器件(jian),而晶体(ti)管(guan)(guan)(guan)是(shi)(shi)即有多数(shu)载流子,也利(li)用少数(shu)载流子导(dao)电(dian),被称(cheng)之为(wei)双极(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)(xing)器件(jian).有些场效应(ying)(ying)管(guan)(guan)(guan)的源极(ji)(ji)(ji)和(he)漏极(ji)(ji)(ji)可以互换(huan)使用,栅压也可正可负(fu),灵活(huo)性比晶体(ti)管(guan)(guan)(guan)好。

MOS管导通过程

导(dao)通时序可(ke)分为(wei)to~t1、t1~t2、 t2~t3 、t3~t4四(si)个时间段，这(zhei)四(si)个时间段有(you)不同的等(deng)效电路。

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

2）[t1-t2]区间(jian)(jian), GS间(jian)(jian)电(dian)压到(dao)达Vgs（th），DS间(jian)(jian)导(dao)电(dian)沟道开始形成，MOSFET开启(qi)，DS电(dian)流增(zeng)加到(dao)ID, Cgs2 迅(xun)速(su)充电(dian)，Vgs由Vgs（th）指(zhi)数(shu)增(zeng)长到(dao)Va。

3）[t2-t3]区间(jian),MOSFET的(de)DS电(dian)(dian)压(ya)降至与Vgs相(xiang)同,产生Millier效应(ying)，Cgd电(dian)(dian)容(rong)大大增(zeng)加(jia)(jia),栅极电(dian)(dian)流持续(xu)流过(guo)，由于C gd 电(dian)(dian)容(rong)急剧增(zeng)大，抑制了栅极电(dian)(dian)压(ya)对Cgs 的(de)充电(dian)(dian),从而使得Vgs 近乎水平状态，Cgd 电(dian)(dian)容(rong)上电(dian)(dian)压(ya)增(zeng)加(jia)(jia),而DS电(dian)(dian)容(rong)上的(de)电(dian)(dian)压(ya)继续(xu)减(jian)小。

4）[t3-t4]区间,至(zhi)(zhi)t3时刻,MOSFET的DS电(dian)(dian)(dian)压(ya)降至(zhi)(zhi)饱和导(dao)通(tong)时的电(dian)(dian)(dian)压(ya),Millier效应影响(xiang)变(bian)小(xiao)，Cgd 电(dian)(dian)(dian)容变(bian)小(xiao)并和Cgs 电(dian)(dian)(dian)容一起(qi)由(you)外部驱(qu)动电(dian)(dian)(dian)压(ya)充电(dian)(dian)(dian), Cgs 电(dian)(dian)(dian)容的电(dian)(dian)(dian)压(ya)上升(sheng),至(zhi)(zhi)t4时刻为止.此时C gs 电(dian)(dian)(dian)容电(dian)(dian)(dian)压(ya)已达稳态,DS间电(dian)(dian)(dian)压(ya)也(ye)达最小(xiao)，MOSFET完(wan)全开启。

联(lian)系方式：邹(zou)先生(sheng)

联系电(dian)话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福(fu)田区(qu)车公(gong)庙天安数码(ma)城天吉大厦(sha)CD座5C1

请搜微(wei)(wei)信(xin)公众(zhong)号(hao)(hao):“KIA半导体”或(huo)扫一扫下图“关注”官方微(wei)(wei)信(xin)公众(zhong)号(hao)(hao)

请(qing)“关注”官方微信公众号:提供(gong)  MOS管(guan)  技术帮助