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一篇文章带你了解什么是MOS管!

发布日期:2022-08-12 16:41:01浏览次数:2717次

MOS管是什么?

MOS管是一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管,或称为金属-绝缘体-半导体。MOS管的source和drain可以对调,它们都是在P型backgate中形成的N型区域。在大多数情况下,这两个区域是相同的,即使两端对调也不会影响设备的性能。这种设备被认为是对称的。

双极晶体管放大输入端电流的微小变化后,在输出端输出较大的电流变化。双极晶体管的增益被定义为输出输入电流的比例(beta)。另一种晶体管,称为场效应管(FET),将输入电压的变化转化为输出电流的变化。Fet的增益等于输出电流的变化和输入电压的变化之比。市场上常见的是N通道和P通道。详情请参考右边的图片(N通道耗尽的MOS管)。P通道常用作低压MOS管。

现场效应管通过在绝缘层上投射一个电场来影响流过晶体管的电流。事实上,没有电流流过这种绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最常见的FET使用薄层二氧化硅作为GATE极下的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管,或金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。由于MOS管更小,更省电,它们在许多应用中已经取代了双极晶体管。

 

 

MOS管三极分别是什么?

MOS管的三个极分别是:G(栅极)和D(漏极)s(源和),要求栅极和源之间的电压大于特定值,漏极和源和源可以导通。

 

1.判断栅极G。

MOS驱动器主要起到波形整形和强化驱动的作用:如果MOS管的G信号波形不够陡峭,在评论切换阶段会造成大量的电能损耗。其副作用是降低电路转换效率。MOS管发烧严重,容易热损伤。如果G信号驱动能力不够,会严重影响波形跳变的时间。

如果G-S极短,选择万用表的R×1档,黑色表笔连接S极,红色表笔连接D极,电阻值应该是几欧到十欧。如果发现一只脚的电阻和两只脚的字符是无限的,交换表笔后仍然是无限的,则确认这只脚是G极,因为它与另外两只脚绝缘。

 

2.判断源极S、漏极D。

将万用表拨到R×1K,分别测量三个管脚之间的电阻。用交换表笔测量电阻两次,其中电阻值较低(一般为几千欧到几千欧)的电阻一次为正电阻。这时,黑色的表笔是S极,红色的表笔连接到D极。由于测试前提不同,测得的RDS值高于手册中给出的典型值。

3.测量泄漏-源通态电阻RDS(on)

在源-泄漏之间有一个PN结,所以S极和D极可以根据PN结正和反向电阻的差异来识别。比如用500型万用表R×1档测量一个IRFPC50VMOS管,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。

 

测试目的:MOS管检测主要是判断MOS管漏电、短路、断路、放大。

其步骤如下:

如果有电阻值没有被测试MOS管有漏电现象。

1.移除连接栅极和源极的电阻,万用表的红笔和黑笔保持不变。如果电阻移开后,表针逐渐回到高电阻或无限,则MOS管泄漏,不变则完好无损。

2、然后用一根导线将MOS管的栅极与源极连接起来,如果指针立即返回无限大,那么MOS就完好无损。

3、将红笔连接到MOS源极S,黑笔连接到MOS管漏极,好的表针指示应无限。

4.将一个100kω-200kω的电阻连接到栅极和泄漏极上,然后将红笔连接到MOS的源S上,将黑色笔连接到MOS管的泄漏极上。此时,表针指示的值一般为0。此时,电荷通过该电阻向MOS管的栅极充电,产生栅极电场。由于电场导致导电通道,导致漏电极和源电极,因此万用表指针偏转,偏转角度大,放电越好。

 

MOS管的结构原理图

1、结构和符号(以N通道增强型为例)

在低浓度的P型硅上扩散两个高浓度的N型区域作为漏极和源极,半导体表面覆盖二氧化硅绝缘层,并以电极作为栅极。

其它MOS管符号。

2.工作原理(以N通道增强型为例)

(1)VGS=0,不管VDS的极性如何,总有一个PN结反偏,所以没有导电通道。

VGS=0,ID=0。

在工作之前,VGS必须大于0。

(2)当VGS大于0时,在Sio2介质中产生一个垂直于半导体表面的电场,排斥P区的多子空穴,吸引少子电子。当VGS达到一定值时,P区表面会形成反向层,通过两侧的N区进行通信,形成导电通道。

VGS大于0→G吸引电子→反型层→导电通道。

VGS↑→反型层增厚→VDS↑→ID↑。

(3)VGS≥VT但VDS小时:

VD↑→ID↑。

VT:在VDS中开启电压。

开始导电时使用VGS°。

VT=VGS-VDS。

(4)VGS大于0且增大到一定值后,接近漏极的通道被夹断,形成夹断区。

VDS↑→ID不变。

 

MOS管的优势

1.可用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗非常高,所以耦合电容可以容量小,不需要使用电解电容器。

2.高输入阻抗非常适合阻抗转换。常见于多级放大器的输入级作为阻抗转换。

3.可用作可变电阻。

4.可方便地用作恒流源。

5.可用作电子开关。

6.在电路设计中具有很大的灵活性。栅偏压可以是正、负、零,三极管只能在正偏置下工作,电子管只能在负偏压下工作。此外,高输入阻抗可以降低信号源的负载,并且很容易与前一级匹配。

 

MOS管(场效应管)的应用领域

1:工业领域,步进电机驱动,电钻工具,工业开关电源。

2:新能源领域,光伏逆变器,充电桩,无人机。

3:运输领域,车载逆变器,汽车HID安定器,电动自行车。

4:绿色照明领域,CCFL节能灯,LED照明电源,金卤灯镇流器。

 

MOS管降压电路

图中Q27为N通道MOS管,U2A1脚输出高电平时Q27导通,降低VCC-DDR内存电压,获得1.2V-HT总线电源,U2A1脚输出低电平时Q27截止,1.2V_HT总线电压为0V。

 

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