MOS管(guan)电(dian)路工作(zuo)原理(li)详解(jie)，MOS管(guan)原理(li)文(wen)章-KIA MOS管(guan)
信息来(lai)源：本站(zhan) 日期：2018-04-09
MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管型号和增强型的P沟道MOS管型号，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载，这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没(mei)有(you)的。
导通(tong)的(de)(de)意思是(shi)作(zuo)为开关(guan)(guan)，相当(dang)于(yu)开关(guan)(guan)闭合。NMOS的(de)(de)特(te)性，Vgs大(da)(da)于(yu)一定(ding)的(de)(de)值就会导通(tong)，适合用(yong)于(yu)源极接地时(shi)的(de)(de)情况（低端(duan)驱(qu)动(dong)），只要栅极电压达到(dao)4V或10V就可以(yi)了。PMOS的(de)(de)特(te)性，Vgs小于(yu)一定(ding)的(de)(de)值就会导通(tong)，适合用(yong)于(yu)源极接VCC时(shi)的(de)(de)情况（高端(duan)驱(qu)动(dong)）。但(dan)是(shi)，虽然PMOS可以(yi)很方便(bian)地用(yong)作(zuo)高端(duan)驱(qu)动(dong)，但(dan)由于(yu)导通(tong)电阻大(da)(da)，价格贵，替换(huan)种类少等(deng)原因(yin)，在高端(duan)驱(qu)动(dong)中，通(tong)常还是(shi)使用(yong)NMOS。
不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减(jian)小(xiao)导(dao)通(tong)(tong)损耗。现在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)小(xiao)功(gong)率MOS管导(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)阻(zu)一般(ban)在(zai)(zai)(zai)几(ji)(ji)十毫欧左右(you)，几(ji)(ji)毫欧的(de)(de)(de)(de)也有。MOS在(zai)(zai)(zai)导(dao)通(tong)(tong)和截(jie)止的(de)(de)(de)(de)时(shi)候(hou)，一定(ding)不(bu)是在(zai)(zai)(zai)瞬间完成的(de)(de)(de)(de)。MOS两(liang)端的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)压有一个下降(jiang)的(de)(de)(de)(de)过程，流过的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)流有一个上升的(de)(de)(de)(de)过程，在(zai)(zai)(zai)这段时(shi)间内(nei)，MOS管的(de)(de)(de)(de)损失(shi)是电(dian)(dian)压和电(dian)(dian)流的(de)(de)(de)(de)乘积(ji)，叫做(zuo)开(kai)关(guan)(guan)(guan)损失(shi)。通(tong)(tong)常开(kai)关(guan)(guan)(guan)损失(shi)比导(dao)通(tong)(tong)损失(shi)大(da)(da)(da)得多(duo)，而且开(kai)关(guan)(guan)(guan)频(pin)率越快，损失(shi)也越大(da)(da)(da)。导(dao)通(tong)(tong)瞬间电(dian)(dian)压和电(dian)(dian)流的(de)(de)(de)(de)乘积(ji)很(hen)大(da)(da)(da)，造成的(de)(de)(de)(de)损失(shi)也就很(hen)大(da)(da)(da)。缩短开(kai)关(guan)(guan)(guan)时(shi)间，可以(yi)(yi)(yi)减(jian)小(xiao)每次(ci)导(dao)通(tong)(tong)时(shi)的(de)(de)(de)(de)损失(shi)；降(jiang)低开(kai)关(guan)(guan)(guan)频(pin)率，可以(yi)(yi)(yi)减(jian)小(xiao)单位时(shi)间内(nei)的(de)(de)(de)(de)开(kai)关(guan)(guan)(guan)次(ci)数(shu)。这两(liang)种(zhong)办法都(dou)可以(yi)(yi)(yi)减(jian)小(xiao)开(kai)关(guan)(guan)(guan)损失(shi)。
跟双极性晶体(ti)管(guan)相比，一(yi)(yi)般认(ren)为使MOS管(guan)导通不需要(yao)(yao)电(dian)流，只要(yao)(yao)GS电(dian)压高于一(yi)(yi)定的值(zhi)，就可以(yi)了。这个很容易做到，但是(shi)，我们(men)还(hai)需要(yao)(yao)速度。
在MOS管的(de)结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)，而MOS管的(de)驱动(dong)，实(shi)际上(shang)就是对(dui)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)的(de)充放电(dian)(dian)(dian)(dian)。对(dui)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)的(de)充电(dian)(dian)(dian)(dian)需要一(yi)个电(dian)(dian)(dian)(dian)流，因(yin)为对(dui)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)充电(dian)(dian)(dian)(dian)瞬间可以把电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)看成(cheng)短路，所以瞬间电(dian)(dian)(dian)(dian)流会比(bi)较大。选择(ze)/设计MOS管驱动(dong)时第一(yi)要注意的(de)是可提供(gong)瞬间短路电(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)大小(xiao)。
第二注意的是(shi)，普遍用于(yu)高端驱动(dong)的NMOS，导通时需要(yao)是(shi)栅极电(dian)(dian)(dian)压大(da)于(yu)源极电(dian)(dian)(dian)压。而高端驱动(dong)的MOS管(guan)导通时源极电(dian)(dian)(dian)压与(yu)漏极电(dian)(dian)(dian)压（VCC）相同，所以(yi)这(zhei)时栅极电(dian)(dian)(dian)压要(yao)比VCC大(da)4V或10V。如(ru)果在同一(yi)个(ge)系统里，要(yao)得(de)到(dao)比VCC大(da)的电(dian)(dian)(dian)压，就要(yao)专门的升压电(dian)(dian)(dian)路了。很多马(ma)达驱动(dong)器(qi)都集(ji)成了电(dian)(dian)(dian)荷(he)泵，要(yao)注意的是(shi)应(ying)该选择合适(shi)的外接电(dian)(dian)(dian)容(rong)，以(yi)得(de)到(dao)足(zu)够的短路电(dian)(dian)(dian)流去驱动(dong)MOS管(guan)。
上边说的(de)(de)4V或(huo)10V是常用(yong)的(de)(de)MOS管的(de)(de)导(dao)通(tong)电(dian)压，设计(ji)时当(dang)然需要有一(yi)定(ding)的(de)(de)余量。而(er)且(qie)电(dian)压越(yue)(yue)高，导(dao)通(tong)速度越(yue)(yue)快，导(dao)通(tong)电(dian)阻也越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)。现在也有导(dao)通(tong)电(dian)压更小(xiao)(xiao)的(de)(de)MOS管用(yong)在不同的(de)(de)领域(yu)里(li)(li)，但在12V汽(qi)车电(dian)子系统里(li)(li)，一(yi)般(ban)4V导(dao)通(tong)就(jiu)够用(yong)了。
MOS管最显(xian)著的(de)(de)特性是开(kai)关(guan)特性好(hao)，所以(yi)被广(guang)泛应用在需(xu)要电子开(kai)关(guan)的(de)(de)电路中(zhong)，常见的(de)(de)如开(kai)关(guan)电源，也(ye)有照(zhao)明调光。
现在的MOS驱(qu)动，有几(ji)个特别的(de)(de)需求。1，低(di)压(ya)(ya)应用(yong)(yong)当使(shi)用(yong)(yong)5V电源，这时(shi)候(hou)如果(guo)使(shi)用(yong)(yong)传统的(de)(de)图腾(teng)柱结构，由(you)于三极(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)be有0.7V左右的(de)(de)压(ya)(ya)降(jiang)，导致实际最终加在gate上(shang)的(de)(de)电压(ya)(ya)只有4.3V。这时(shi)候(hou)，我(wo)们选用(yong)(yong)标称(cheng)gate电压(ya)(ya)4.5V的(de)(de)MOS管(guan)(guan)就(jiu)存在一定的(de)(de)风(feng)险。 同样的(de)(de)问题(ti)也(ye)发生(sheng)在使(shi)用(yong)(yong)3V或(huo)者其他低(di)压(ya)(ya)电源的(de)(de)场(chang)合。
KIA5N50H型号(hao)
电流5A
电压500V
内阻1.5
封装(zhuang)TO-252
KIA830S型号
电(dian)流5A
电压(ya)550V
内(nei)阻1.2
封装TO-252
KIA840S型号
电流8A
电(dian)压500V
内阻0.9
封装TO-252
KIA9N20A型号(hao)
电(dian)流9A
电压200V
内阻(zu)0.28
封装TO-252
KIA16N50H型号
电流(liu)16A
电(dian)压500V
内阻0.38
封(feng)装TO-3P
KIA18N50H型号
电流18A
电压500V
内阻(zu)0.32
封装TO-3P
KIA20N40H型号
电流20A
电压400V
内阻0.25
封装TO-3P
KIA20N50H型号(hao)
电流20A
电压500V
内阻(zu)0.26
封装TO-3P
KIA24N50H型(xing)号
电流(liu)24A
电压500V
内阻0.2
封装TO-3P
SOT-23封装
KIA9926型号
电(dian)流6A
电压20V
内阻0.03
SOT-23封装(zhuang)
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