MOS管的重要特性,MOS管的類型及結(jié)構(gòu)
MOS管是FET的一種(另一種為JFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管),主要有兩種結(jié)構(gòu)形式:N溝道型和P溝道型;又根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)原理的不同,分為耗盡型(當(dāng)柵壓為零時(shí)有較大漏極電流)和增強(qiáng)型(當(dāng)柵壓為零,漏極電流也為零,必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流)兩種。因此,MOS管可以被制構(gòu)成P溝道增強(qiáng)型、P溝道耗盡型、N溝道增強(qiáng)型、N溝道耗盡型4種類型產(chǎn)品。
MOS管的重要特性
1、導(dǎo)通特性
MOS管的重要特性,導(dǎo)通的意義是作為開(kāi)關(guān),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。NMOS的特性,VGS大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通,適用于源極接地時(shí)的情況(低端驅(qū)動(dòng)),只需柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。PMOS的特性是,VGS小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通,適用于源極接VCC時(shí)的情況(高端驅(qū)動(dòng))。
2、損失特性
不管是NMOS還是PMOS,導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在,電流就會(huì)被電阻消耗能量,這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾毫歐至幾十毫歐左右,選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會(huì)減小導(dǎo)通損耗。
MOS管在進(jìn)行導(dǎo)通和截止時(shí),兩端的電壓有一個(gè)降落過(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(nèi),MOS管的損失是電壓和電流的乘積,這稱之為開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多,而且開(kāi)關(guān)頻率越快,損失也越大。
導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積越大,構(gòu)成的損失也就越大??s短開(kāi)關(guān)時(shí)間,可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失;降低開(kāi)關(guān)頻率,可以減小單位時(shí)間內(nèi)的開(kāi)關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。
3、寄生電容驅(qū)動(dòng)特性
跟雙極性晶體管相比,MOS管需要GS電壓高于一定的值才能導(dǎo)通,而且還要求較快的導(dǎo)通速度。在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到,在GS、GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅(qū)動(dòng),理論上就是對(duì)電容的充放電。
對(duì)電容的充電需要一個(gè)電流,由于對(duì)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(shè)計(jì)MOS管驅(qū)動(dòng)時(shí)第一個(gè)要留意的是可提供瞬間短路電流的大小;第二個(gè)要留意的是,普遍用于高端驅(qū)動(dòng)的NMOS,導(dǎo)通時(shí)需要柵極電壓大于源極電壓。
而高端驅(qū)動(dòng)的MOS管導(dǎo)通時(shí)源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時(shí)柵極導(dǎo)通電壓要比VCC高4V或10V,而且電壓越高,導(dǎo)通速度越快,導(dǎo)通電阻也越小。
4、寄生二極管
漏極和源極之間有一個(gè)寄生二極管,即“體二極管”,在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載(如馬達(dá)、繼電器)應(yīng)用中,主要用于保護(hù)回路。不過(guò)體二極管只在單個(gè)MOS管中存在,在集成電路芯片內(nèi)部通常是沒(méi)有的。
5、不同耐壓MOS管特點(diǎn)
不同耐壓的MOS管,其導(dǎo)通電阻中各部分電阻比例分布不同。如耐壓30V的MOS管,其外延層電阻僅為總導(dǎo)通電阻的29%,耐壓600V的MOS管的外延層電阻則是總導(dǎo)通電阻的96.5%。
不同耐壓MOS管的區(qū)別主要在于,耐高壓的MOS管其反應(yīng)速度比耐低壓的MOS管要慢,因此,它們的特性在實(shí)際應(yīng)用中也表現(xiàn)出了不一樣之處,如耐中低壓MOS管只需要極低的柵極電荷就可以滿足強(qiáng)大電流和大功率處理能力,除開(kāi)關(guān)速度快之外,還具有開(kāi)關(guān)損耗低的特點(diǎn),特別適應(yīng)PWM輸出模式應(yīng)用;而耐高壓MOS管具有輸入阻抗高的特性,在電子鎮(zhèn)流器、電子變壓器、開(kāi)關(guān)電源方面應(yīng)用較多。
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