MOS管的作用

MOS管概述

mos管(guan)是(shi)(shi)金(jin)属(metal)、氧化物(oxide)、半导体(ti)(ti)(semiconductor)场效应晶体(ti)(ti)管(guan)，或者(zhe)称是(shi)(shi)金(jin)属—绝缘(yuan)体(ti)(ti)(insulator)、半导体(ti)(ti)。MOS管(guan)的source和drain是(shi)(shi)可以对调(diao)的，他们都是(shi)(shi)在P型(xing)backgate中形(xing)成的N型(xing)区。在多(duo)数情况下，这个两个区是(shi)(shi)一样的，即使两端对调(diao)也不会影响(xiang)器件的性能。这样的器件被认为是(shi)(shi)对称的。

场效应(ying)管（FET），把输(shu)入(ru)电(dian)压的(de)(de)(de)变化转化为(wei)输(shu)出(chu)电(dian)流的(de)(de)(de)变化。FET的(de)(de)(de)增(zeng)益等于它的(de)(de)(de)跨导， 定义(yi)为(wei)输(shu)出(chu)电(dian)流的(de)(de)(de)变化和(he)输(shu)入(ru)电(dian)压变化之比。市(shi)面上常有的(de)(de)(de)一(yi)般为(wei)N沟(gou)道和(he)P沟(gou)道，详情参考右侧图片（P沟(gou)道耗尽型MOS管）。而P沟(gou)道常见的(de)(de)(de)为(wei)低压mos管。

场(chang)效(xiao)应(ying)管通(tong)过(guo)投影(ying)一(yi)个(ge)电(dian)场(chang)在一(yi)个(ge)绝缘(yuan)(yuan)层(ceng)上来(lai)影(ying)响流(liu)过(guo)晶(jing)体(ti)管的(de)电(dian)流(liu)。事实上没有电(dian)流(liu)流(liu)过(guo)这(zhei)个(ge)绝缘(yuan)(yuan)体(ti)，所(suo)以FET管的(de)GATE电(dian)流(liu)非常小。最普(pu)通(tong)的(de)FET用一(yi)薄层(ceng)二氧化硅来(lai)作为GATE极下的(de)绝缘(yuan)(yuan)体(ti)。这(zhei)种晶(jing)体(ti)管称为金属(shu)氧化物半导(dao)体(ti)(MOS)晶(jing)体(ti)管，或,金属(shu)氧化物半导(dao)体(ti)场(chang)效(xiao)应(ying)管（MOSFET）。因(yin)为MOS管更(geng)小更(geng)省电(dian)，所(suo)以他们(men)已经在很(hen)多应(ying)用场(chang)合取代了双极型晶(jing)体(ti)管。

（一）MOS管的性能参数有哪些

MOS管(guan)的(de)(de)作用，优质的(de)(de)MOS管(guan)能够承受的(de)(de)电(dian)(dian)流(liu)峰值更高(gao)。一般情况(kuang)下我们要判断主板(ban)上MOS管(guan)的(de)(de)质量高(gao)低，可以(yi)看(kan)它能承受的(de)(de)最大电(dian)(dian)流(liu)值。影响MOS管(guan)质量高(gao)低的(de)(de)参(can)数非常多，像(xiang)极(ji)端(duan)电(dian)(dian)流(liu)、极(ji)端(duan)电(dian)(dian)压(ya)等(deng)。但在(zai)MOS管(guan)上无(wu)法标注这么多参(can)数，所(suo)以(yi)在(zai)MOS管(guan)表面一般只标注了产品(pin)的(de)(de)型(xing)(xing)号(hao)，我们可以(yi)根据该型(xing)(xing)号(hao)上网查找具体的(de)(de)性能参(can)数。

还要说明的(de)是(shi)，温度(du)也是(shi)MOS管(guan)一(yi)个非常(chang)重要的(de)性能参(can)数。主(zhu)要包(bao)括(kuo)环境温度(du)、管(guan)壳温度(du)、贮(zhu)成(cheng)温度(du)等(deng)。由于(yu)CPU频率的(de)提高(gao)，MOS管(guan)需要承受的(de)电流也随着增强，提供近百(bai)A的(de)电流已(yi)经很常(chang)见了(le)。如此巨大的(de)电流通过(guo)时产生(sheng)的(de)热量(liang)当然使MOS管(guan)“发烧”了(le)。为(wei)了(le)MOS管(guan)的(de)安(an)全，高(gao)品质主(zhu)板(ban)也开始为(wei)MOS管(guan)加装散热片了(le)。

（二）MOS管的主要参数

(1) 开(kai)启电压VT ：在VDS为一固定数值时，能产生ID所需要(yao)的最小 |VGS | 值。(增(zeng)强)

(2) 夹断电(dian)压(ya)VP ：在VDS为(wei)一(yi)固定(ding)数值(zhi)时，使(shi) ID对应一(yi)微小电(dian)流时的 |VGS | 值(zhi)。(耗尽)

(3) 饱和漏极(ji)(ji)电流IDSS ：在VGS = 0时，管子发(fa)生预夹断时的漏极(ji)(ji)电流。(耗尽(jin))

(4) 极间(jian)电(dian)容 ：漏源电(dian)容CDS约为(wei) 0.1～1pF，栅源电(dian)容CGS和栅漏极电(dian)容CGD约为(wei)1～3pF。

(5) 低频跨导 gm ：表示VGS对(dui)iD的控(kong)制(zhi)作用。在转(zhuan)移特(te)性曲线上，gm 是曲线在某点上的(de)斜率，也可由iD的(de)表达式(shi)求导得(de)出，单位为 S 或(huo) mS。

(6) 最大漏极电流 IDM

(7) 最(zui)大(da)漏极耗散功率 PDM

(8) 漏源击(ji)穿电(dian)压 V(BR)DS 栅源击(ji)穿电(dian)压 V(BR)GS

（三）MOS管的作用详解

目前主(zhu)板或显卡(ka)上所采用(yong)(yong)的(de)MOS管并(bing)不是(shi)太多，一(yi)般(ban)有10个左右，主(zhu)要原因(yin)是(shi)大部分MOS管被整合到IC芯片中去了 。由(you)于MOS管主(zhu)要是(shi)为配件提供稳(wen)定的(de)电压(ya)，所以它(ta)一(yi)般(ban)使用(yong)(yong)在(zai)CPU、AGP插(cha)槽(cao)和内存插(cha)槽(cao)附(fu)近。其中在(zai)CPU与AGP插(cha)槽(cao)附(fu)近各安排一(yi)组MOS管，而内存插(cha)槽(cao)则共用(yong)(yong)了一(yi)组MOS管，MOS管一(yi)般(ban)是(shi)以两(liang)个组成一(yi)组的(de)形(xing)式出现主(zhu)板上的(de)。

（四）MOS管的作用-开关

（1）信号切(qie)换

信号切换(huan)用(yong)NMOS管：Ug比(bi)Us大3V-5V即(ji)(ji)可，实际(ji)上(shang)只(zhi)要导(dao)通(tong)即(ji)(ji)可，不必(bi)饱和(he)导(dao)通(tong)；常(chang)见：2N7002、2N7002E、2N7002K、2N7002D、2N7301N。

（2）电(dian)压通断

电压通(tong)断用NMOS管：Ug比Us应大10V以(yi)上，而且开(kai)通(tong)时必(bi)须(xu)工作在饱(bao)和导通(tong)状态。常(chang)见(jian)有：AOL1448、AOL1448A、AON7406、AON7702、RJK03B9DP。

PMOS管(guan)则和NMOS管(guan)条件刚(gang)好(hao)相反。

（3）MOS管开关时在电路中(zhong)的(de)连接方法

NMOS管：D极接输入，S极输出；

PMOS管：S极接输(shu)入(ru)，D极输(shu)出(chu)；

输(shu)入至输(shu)出的方(fang)向(xiang)和寄生二(er)极管的方(fang)向(xiang)相反。

（五）MOS管的作用-隔离

MOS管(guan)的隔(ge)离作用(yong)就是(shi)实现(xian)电(dian)(dian)路的单向导(dao)通(tong)(tong)，它就相当(dang)于(yu)一(yi)(yi)个二(er)极管(guan)。使用(yong)二(er)极管(guan)导(dao)通(tong)(tong)时(shi)会(hui)有压(ya)降，会(hui)损(sun)失一(yi)(yi)些电(dian)(dian)压(ya)。而(er)使用(yong)MOS管(guan)做隔(ge)离，让MOS管(guan)饱和导(dao)通(tong)(tong)，通(tong)(tong)过(guo)电(dian)(dian)流时(shi)MOS管(guan)几乎不产生压(ya)降。有外部适(shi)配器(qi)(qi)接入时(shi)，适(shi)配器(qi)(qi)供(gong)电；没有外部适(shi)配器(qi)(qi)接入时(shi)，电池供(gong)电。

（六）

在(zai)电路设计上的灵活(huo)性大。栅偏(pian)压(ya)可(ke)正可(ke)负可(ke)零，三极管只(zhi)能(neng)在(zai)正向偏(pian)置下工作，电子(zi)管只(zhi)能(neng)在(zai)负偏(pian)压(ya)下工作。另外输入阻(zu)抗高，可(ke)以减轻信(xin)号源(yuan)负载，易于跟前(qian)级匹配。

MOS管的特性

上述MOS管(guan)的(de)工作原理中可(ke)以看出(chu)，MOS管(guan)的(de)栅(zha)极(ji)(ji)(ji)G和源(yuan)极(ji)(ji)(ji)S之(zhi)间是绝缘(yuan)的(de)，由于SiO2绝缘(yuan)层(ceng)的(de)存在，在栅(zha)极(ji)(ji)(ji)G和源(yuan)极(ji)(ji)(ji)S之(zhi)间等(deng)效是一个电(dian)容存在，电(dian)压VGS产生电(dian)场(chang)从而导(dao)致源(yuan)极(ji)(ji)(ji)-漏极(ji)(ji)(ji)电(dian)流(liu)(liu)的(de)产生。此时(shi)的(de)栅(zha)极(ji)(ji)(ji)电(dian)压VGS决定了漏极(ji)(ji)(ji)电(dian)流(liu)(liu)的(de)大(da)小(xiao)，控制栅(zha)极(ji)(ji)(ji)电(dian)压VGS的(de)大(da)小(xiao)就(jiu)(jiu)可(ke)以控制漏极(ji)(ji)(ji)电(dian)流(liu)(liu)ID的(de)大(da)小(xiao)。这就(jiu)(jiu)可(ke)以得出(chu)如下(xia)结(jie)论：

1） mos管是一个(ge)由改变(bian)电压来控制电流的(de)器件，所以是电压器件。

2） mos管道输(shu)入(ru)特(te)性(xing)为容性(xing)特(te)性(xing)，所以输(shu)入(ru)阻抗(kang)极高。

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