MOS管知识-MOS管参数（极限参数与静态参数）及作用解析

本文主(zhu)要分析MOS管(guan)参数，讲=MOS管(guan)即金属氧(yang)化(hua)物半导体场应管(guan)，是(shi)电(dian)路设计中常用(yong)的功(gong)率开关器(qi)件，为压(ya)控器(qi)件；MOS管(guan)有三(san)个电(dian)极：

栅极G：

MOS管(guan)的控制端，全名为：GATE，在G端加入(ru)高(gao)低电平即可(ke)控制MOS管(guan)的开断(duan)。对于NMOS管(guan)而言，要求Vgs>0时，MOS管(guan)导通，否则MOS管(guan)关(guan)断(duan)；PMOS管(guan)，反之。

源极S：

全(quan)名(ming)为：Source，简称S。对(dui)于NMOS管(guan)来(lai)说，S是流出端，对(dui)于PMOS管(guan)来(lai)说，S是流入端。

漏极D：

全名为：Drain，简称(cheng)D。对于NMOS管来(lai)说，D是流入端，对于PMOS管来(lai)说，D是流出(chu)端。

NMOS管的特性(xing)：Vgs大于(yu)一定(ding)的值就(jiu)会导通，适用于(yu)源(yuan)极(ji)接地时的情况（低端驱动），只(zhi)要栅极(ji)电(dian)压(ya)达到一定(ding)电(dian)压(ya)就(jiu)可以了；

PMOS管的特性：Vgs小于一定的值就会导(dao)通，适用(yong)于源极接VCC时(shi)的情况(kuang)（高(gao)端驱(qu)动）。但(dan)是，虽(sui)然(ran)PMOS可(ke)以很方(fang)便地(di)用(yong)作高(gao)端驱(qu)动，但(dan)由于导(dao)通电(dian)阻大，价格(ge)贵，替换种类少等原因，在高(gao)端驱(qu)动中，通常还是使用(yong)NMOS。

作(zuo)用(yong)是(shi)：加在输(shu)入端G（栅极）电压，来控(kong)制(zhi)D（漏(lou)极）输(shu)出(chu)端电流(liu)。

导通特性：作为(wei)开关，相当于开关闭(bi)合。

MOS管参数

MOS管重要参数(shu)（极限(xian)参数(shu)与静态参数(shu)）如下(xia)详(xiang)解：

（一）极限参数

ID：最大漏源(yuan)电(dian)流（最大连续电(dian)流）。是指场(chang)效(xiao)应管(guan)正常(chang)工(gong)作时(shi)，漏源间(jian)所允许通过的(de)最大电流。场(chang)效(xiao)应管(guan)的(de)工(gong)作电流不(bu)应超过 ID 。此参(can)数会随(sui)结温度的(de)上升而有所衰减。

IDM：最大(da)脉冲(chong)漏源电流（所能承受(shou)瞬间最大(da)电流）。此参(can)数会(hui)随结(jie)温度的上升而(er)有所减额。

PD：最(zui)大(da)(da)耗(hao)散(san)功率。是指场效(xiao)应管性能不变坏时所允许的最(zui)大(da)(da)漏源耗(hao)散(san)功率。使用(yong)时，场效(xiao)应管实际功耗(hao)应小于 PDSM 并(bing)留有(you)一定余量。此参数一般会随结温(wen)度的上升而(er)有(you)所衰减。

BVDSS :漏源(yuan)雪崩电压.

特(te)性(xing)：测量(liang)BVDSS就是功(gong)率MOSFET的(de)D、S加(jia)电压时(shi)，从原理上相(xiang)当(dang)于内(nei)(nei)部的(de)寄生二极管工(gong)作在(zai)反向(xiang)特(te)性(xing)区(qu)测量(liang)BVDSS就是功(gong)率MOSFET的(de)D、S加(jia)电压时(shi)，从原理上相(xiang)当(dang)于内(nei)(nei)部的(de)寄生二极管工(gong)作在(zai)反向(xiang)特(te)性(xing)区(qu)。

当测(ce)试(shi)(shi)的IDSS值(zhi)(zhi)越大，所(suo)得到的BVDSS电压值(zhi)(zhi)越高。因此使用(yong)(yong)不(bu)同的测(ce)试(shi)(shi)标准时，实(shi)际的性能会(hui)有(you)较大的差(cha)异，当改用(yong)(yong)更(geng)大的测(ce)试(shi)(shi)电流的时候，所(suo)得到的名义(yi)电压更(geng)高，也就是采(cai)用(yong)(yong)不(bu)同的测(ce)量规(gui)范。

(1)功率MOSFET数据表中漏(lou)源击穿电(dian)压(ya)BVDSS的(de)定义具有条件(jian)，不(bu)同的(de)测(ce)试条件(jian)下，得到的(de)名(ming)义耐压(ya)不(bu)一样，使(shi)用的(de)漏(lou)电(dian)流越大，测(ce)量(liang)得到的(de)名(ming)义耐压(ya)越高。

(2)功(gong)率MOSFET的(de)(de)BVDSS具有正温度(du)系(xi)数高(gao)，其原(yuan)因在于温度(du)越(yue)高(gao)，载流子(zi)运(yun)动的(de)(de)平均自由(you)程减小。温度(du)越(yue)高(gao)，BVDSS增加(jia)并不能表明其安全性增加(jia)，功(gong)率MOSFET的(de)(de)安全性最终由(you)其温度(du)来决定。

VGS：最大(da)栅(zha)源(yuan)电(dian)(dian)压(ya)：指(zhi)g和(he)s之耐(nai)压(ya)值,一般为(wei)±20V（需查看MOS管(guan)的(de)规定(ding)值，如果电(dian)(dian)压(ya)高于(yu)规定(ding)值，会存在Ids电(dian)(dian)流失(shi)控(kong)烧(shao)坏情况）.是栅(zha)极相对于(yu)源(yuan)极的(de)电(dian)(dian)压(ya)（栅(zha)极和(he)源(yuan)极之间的(de)电(dian)(dian)压(ya)降(jiang)） ，该电(dian)(dian)压(ya)决(jue)定(ding)了(le)MOS管(guan)处于(yu)什么状态？确定(ding)晶体管(guan)的(de)工作状态：导通/截止，或者(zhe)弱反/强反/速度饱(bao)和(he)等。

Tj：最大工作结(jie)温(wen)。通常为150℃或175℃ ，器件设计的(de)工作条件下须确应避(bi)免超过这个温(wen)度，并(bing)留有一定裕(yu)量。

TSTG ：存储(chu)温度范围(wei)。

（二）静态参数

V(BR)DSS：漏源击穿电(dian)压。（D端(duan)-S端(duan)所能承受电(dian)压值(zhi)，受制于内藏二(er)极管的(de)耐压，条件：VGS=0，ID=250uA时，与温度成正比）。是(shi)指栅源(yuan)电压 VGS 为(wei)(wei) 0 时，场效应管正常(chang)工作(zuo)所能承受的(de)最大(da)漏源(yuan)电压。这是(shi)一项(xiang)极限参(can)数,加在(zai)场效应管上的(de)工作(zuo)电压必须小于 V(BR)DSS 。它具有正温度特性，故应以(yi)此参(can)数在(zai)低温条件下的(de)值作(zuo)为(wei)(wei)安全考虑(lv)。△ V(BR)DSS/ △ Tj ：漏源(yuan)击穿(chuan)电压的(de)温度系数,一般(ban)为(wei)(wei)0.1V/ ℃。

RDS(on) ：在特(te)定的(de) VGS (一般为 10V,4.5V,2.5V )、结温及(ji)漏(lou)极电(dian)流的(de)条件下，MOSFET 导通时漏(lou)源间的(de)最大阻抗。（量(liang)测方法：GS给电(dian)压(ya)，DS端(duan)给电(dian)流ID，量(liang)测VDS与ID，通过欧姆定律(lv)算出(chu)电(dian)阻：内阻）。它是一个非常重(zhong)要(yao)的(de)参(can)数(shu)，决(jue)定(ding)了(le) MOSFET 导通时的(de)DC消耗(hao)功率。此参(can)数(shu)一般会随(sui)结温(wen)度(du)的(de)上升而(er)有(you)所增大。故应以(yi)此参(can)数(shu)在(zai)最高工作结温(wen)条件下的(de)值作为(wei)损耗(hao)及(ji)压降计算(suan)。

VGS(th) ：开启电(dian)(dian)压(ya)(ya)(阀(fa)值电(dian)(dian)压(ya)(ya))。栅极阈值电(dian)(dian)压(ya)(ya)是(shi)为(wei)使MOSFET导(dao)通(tong)，栅极与源极间必需的电(dian)(dian)压(ya)(ya)。也(ye)就是(shi)说，VGS如果(guo)是(shi)阈值以上(shang)的电(dian)(dian)压(ya)(ya)，则(ze)MOSFET导(dao)通(tong)。当外加栅(zha)极控制电(dian)压(ya)VGS超过(guo)VGS(th)时(shi)，漏区和源区的表面反型(xing)层(ceng)形成了连接(jie)的沟道。应用中(zhong)，常将(jiang)漏极短接(jie)条件(jian)下ID等于1毫安时(shi)的栅(zha)极电(dian)压(ya)称为开启电(dian)压(ya)。此参数一般会(hui)随着温度的上升而有所降(jiang)低。

温(wen)(wen)(wen)度特性(xing)可(ke)以看(kan)出VGS(th)随着温(wen)(wen)(wen)度的升高有下降趋(qu)势(shi)。这(zhei)表明(ming)当(dang)温(wen)(wen)(wen)度上升时，VGS(th)变低，就是更(geng)低的VGS流过更(geng)多的ID。当(dang)然，也(ye)就是说，这(zhei)与ID-VGS的温(wen)(wen)(wen)度特性(xing)一致(zhi)。另外(wai)，VGS(th)可用于推算(suan)Tj。VGS(th)的温度特性中(zhong)有直线(xian)性，因此可除以系(xi)数(shu)，根据VGS(th)的变化量计算(suan)温度上升。

VFSD：内嵌(qian)二极管(guan)的正向导通压降(jiang)(jiang)，VFSD=VS-VD。（测(ce)量(liang)方法：1.VGS=0V时(shi)，量(liang)测(ce)压降(jiang)(jiang)；2.G脚(jiao)Open时(shi)，量(liang)测(ce)压降(jiang)(jiang)；）。

IDSS：指饱和(he)漏(lou)源(yuan)电流.是(shi)指结型(xing)或耗尽型(xing)绝(jue)缘栅场效应管中(zhong),栅极电压(ya)VGS=0时的漏(lou)源(yuan)电流，DS漏(lou)电流。（定义：当栅、源(yuan)极之间的电压(ya)等于零，而漏(lou)、源(yuan)极之间的电压(ya)大于夹断电压(ya)时，对(dui)应的漏(lou)极电流。）

方法：栅极电压(ya) VGS=0 、 VDS 为一定值(zhi)时的漏(lou)源电流(liu)。一般在(zai)纳安(an)级。

IGSS：指(zhi)栅(zha)漏电(dian)（GS漏电(dian)流(liu)），测量的(de)(de)时候通常其他电(dian)极都(dou)是接(jie)地的(de)(de)，只(zhi)在(zai)栅(zha)上加一个特定的(de)(de)电(dian)压，这个值越(yue)小越(yue)好，越(yue)小代表栅(zha)氧(yang)的(de)(de)质量越(yue)好。由于 MOSFET 输入阻(zu)抗很大，IGSS 一般(ban)在(zai)纳(na)安级。

MOS管的作用

1.可应(ying)(ying)用于放(fang)大(da)。由(you)于场效应(ying)(ying)管放(fang)大(da)器(qi)的输(shu)入阻(zu)抗很高(gao)，因此耦合电容可以容量较小，不必(bi)使用电解电容器(qi)。

2.很高的输入阻(zu)(zu)抗(kang)非常(chang)适合(he)作阻(zu)(zu)抗(kang)变(bian)换(huan)。常(chang)用(yong)于多级放大器(qi)的输入级作阻(zu)(zu)抗(kang)变(bian)换(huan)。

3.可以用(yong)作可变电阻(zu)。

4.可以方便地(di)用作恒流源。

5.可以用作电子开关。

6.在电(dian)路设计上的灵活性大(da)。栅偏压(ya)可(ke)正可(ke)负可(ke)零，三极(ji)管(guan)只能在正向偏置下工作(zuo)，电(dian)子(zi)管(guan)只能在负偏压(ya)下工作(zuo)。另外输入阻抗高，可(ke)以减轻(qing)信号源负载，易于跟(gen)前级匹(pi)配(pei)。

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