MOS管,大小功率MOS管

MOS管

MOS管，把输(shu)(shu)入(ru)电压的(de)变(bian)化(hua)转化(hua)为(wei)(wei)输(shu)(shu)出电流的(de)变(bian)化(hua)。FET的(de)增益等于它的(de)跨(kua)导， 定义为(wei)(wei)输(shu)(shu)出电流的(de)变(bian)化(hua)和输(shu)(shu)入(ru)电压变(bian)化(hua)之比(bi)。市面上常(chang)有(you)的(de)一般为(wei)(wei)N沟(gou)道和P沟(gou)道，

场(chang)效(xiao)应管(guan)(guan)通过投影(ying)一个(ge)电(dian)场(chang)在一个(ge)绝(jue)缘层上来影(ying)响流(liu)过晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)的电(dian)流(liu)。事实上没有电(dian)流(liu)流(liu)过这个(ge)绝(jue)缘体(ti)(ti)(ti)，所以(yi)FET管(guan)(guan)的GATE电(dian)流(liu)非常(chang)小(xiao)。最普(pu)通的FET用(yong)一薄(bo)层二氧(yang)(yang)化(hua)硅来作为(wei)GATE极(ji)下的绝(jue)缘体(ti)(ti)(ti)。这种晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)称为(wei)金属氧(yang)(yang)化(hua)物半导(dao)体(ti)(ti)(ti)(MOS)晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)，或,金属氧(yang)(yang)化(hua)物半导(dao)体(ti)(ti)(ti)场(chang)效(xiao)应管(guan)(guan)（MOSFET）。因为(wei)MOS管(guan)(guan)更(geng)小(xiao)更(geng)省电(dian)，所以(yi)他们已经在很多应用(yong)场(chang)合取代(dai)了双极(ji)型(xing)晶体(ti)(ti)(ti)管(guan)(guan)。

大小功率MOS管详细分析及总结

MOS管相比(bi)于三极管，开关(guan)速度快，导通电(dian)(dian)压(ya)低，电(dian)(dian)压(ya)驱动简单，所(suo)(suo)以(yi)越来(lai)越受工(gong)程(cheng)师的(de)(de)喜欢，然而(er)，若不当(dang)设(she)计(ji)，哪怕是小(xiao)功率MOS管，也会导致芯片烧坏，原(yuan)本想(xiang)着(zhe)更(geng)简单的(de)(de)，最(zui)后变得更(geng)加复杂。这几年来(lai)一直(zhi)做高频电(dian)(dian)源设(she)计(ji)，也涉及(ji)嵌入式(shi)开发(fa)，对大小(xiao)功率MOS管，都(dou)有一定的(de)(de)理解(jie)，所(suo)(suo)以(yi)把心(xin)中理解(jie)的(de)(de)经验总结一番，形(xing)成理论模型(xing)。MOS管等(deng)效电(dian)(dian)路(lu)及(ji)应(ying)用电(dian)(dian)路(lu)如下图(tu)所(suo)(suo)示(shi)：

把MOS管的微观(guan)模型叠加(jia)起来(lai)，就如下图所示：

MOS管的输入与输出(chu)是相位相反(fan)(fan)，恰好180度，也(ye)就(jiu)是等效(xiao)于一个反(fan)(fan)相器(qi)，也(ye)可以理解为一个反(fan)(fan)相工作的运(yun)放，如下图：

下(xia)图可(ke)以一(yi)眼看出，这(zhei)就是(shi)一(yi)个反相积(ji)分(fen)电(dian)(dian)(dian)路，当输(shu)入(ru)电(dian)(dian)(dian)阻较(jiao)(jiao)大(da)时(shi)，开关(guan)(guan)速(su)度(du)比(bi)较(jiao)(jiao)缓慢(man)，Cgd这(zhei)颗积(ji)分(fen)电(dian)(dian)(dian)容(rong)影(ying)响不明显(xian)，但是(shi)当开关(guan)(guan)速(su)度(du)比(bi)较(jiao)(jiao)高，而且VDD供电(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)压比(bi)较(jiao)(jiao)高，比(bi)如310V下(xia)，通(tong)过Cgd的电(dian)(dian)(dian)流(liu)比(bi)较(jiao)(jiao)大(da)，强(qiang)的积(ji)分(fen)很(hen)容(rong)易引起振(zhen)荡，这(zhei)个振(zhen)荡叫米(mi)勒(le)振(zhen)荡。所以Cgd也(ye)(ye)叫米(mi)勒(le)电(dian)(dian)(dian)容(rong)，而在MOS管开关(guan)(guan)导通(tong)或者关(guan)(guan)断(duan)的那段(duan)时(shi)间，也(ye)(ye)就是(shi)积(ji)分(fen)那段(duan)时(shi)间，叫米(mi)勒(le)平(ping)台，如下(xia)图圆圈中的那部分(fen)为米(mi)勒(le)平(ping)台，右(you)边(bian)的是(shi)振(zhen)荡严(yan)重的米(mi)勒(le)振(zhen)荡：

因为MOS管的(de)(de)(de)反馈引(yin)入了电(dian)(dian)容(rong)(rong)，当这(zhei)个(ge)(ge)电(dian)(dian)容(rong)(rong)足(zu)够大(da)，并(bing)且前段信(xin)号变(bian)化(hua)快，后(hou)端(duan)供电(dian)(dian)电(dian)(dian)压高(gao)，三(san)者(zhe)结合起来，就(jiu)会引(yin)起积分(fen)过充(chong)振(zhen)荡，这(zhei)个(ge)(ge)等(deng)价于(yu)温控的(de)(de)(de)PID中的(de)(de)(de)I模型，要想解(jie)决解(jie)决这(zhei)个(ge)(ge)米勒振(zhen)荡，在(zai)频率和电(dian)(dian)压不变(bian)的(de)(de)(de)情况下，一般可以(yi)提高(gao)MOS管的(de)(de)(de)驱(qu)动电(dian)(dian)阻，减缓开(kai)关的(de)(de)(de)边沿速度，其次比较(jiao)有效的(de)(de)(de)方式是增加Cgs电(dian)(dian)容(rong)(rong)。在(zai)条(tiao)件允许(xu)的(de)(de)(de)情况下，可以(yi)在(zai)Cds之间并(bing)上低内阻抗冲击的(de)(de)(de)小电(dian)(dian)容(rong)(rong)，或者(zhe)用RC电(dian)(dian)路(lu)(lu)来做吸收电(dian)(dian)路(lu)(lu)。下图给(ji)出我常(chang)用的(de)(de)(de)三(san)颗大(da)功率MOS管的(de)(de)(de)电(dian)(dian)容(rong)(rong)值：LCR电(dian)(dian)桥直接测量。

从图上可以(yi)看出，Inifineon6代MOS管(guan)和APT7代MOS管(guan)性能(neng)远(yuan)远(yuan)不如碳化硅性能(neng)，它(ta)的各个(ge)指标都(dou)很小(xiao)(xiao)，当米勒振荡通过其他手段无法降(jiang)低(di)时，可以(yi)考虑(lv)更换更小(xiao)(xiao)的米勒电容MOS管(guan)，尤(you)其需(xu)要(yao)重(zhong)视Cgd要(yao)尽可能(neng)的小(xiao)(xiao)于(yu)Cgs。

MOS管的检测

在(zai)修理(li)电视机(ji)及电器(qi)设备时，会遇(yu)到各(ge)种元(yuan)器(qi)件的(de)损坏(huai)(huai)，MOS管(guan)也(ye)在(zai)其中，这(zhei)就是(shi)我们(men)的(de)维修人员如何(he)利用常(chang)用的(de)万用表来判(pan)断MOS管(guan)的(de)好(hao)坏(huai)(huai)、优劣。在(zai)更换MOS管(guan)是(shi)如果没有(you)相同厂家(jia)及相同型号时，如何(he)代(dai)换的(de)问题(ti)。

作为一般(ban)(ban)的(de)电器电视机维修人员在测量晶体(ti)(ti)三(san)极管(guan)(guan)(guan)(guan)或(huo)(huo)二极管(guan)(guan)(guan)(guan)时，一般(ban)(ban)是采用普通(tong)的(de)万用表来判(pan)断三(san)极管(guan)(guan)(guan)(guan)或(huo)(huo)者(zhe)二极管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)好坏，虽(sui)然对所判(pan)断的(de)三(san)极管(guan)(guan)(guan)(guan)或(huo)(huo)二极管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)电气参(can)数没法(fa)确(que)认，但是只要方法(fa)正确(que)对于确(que)认晶体(ti)(ti)三(san)极管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)“好”与“坏”还是没有(you)问题(ti)的(de)。同(tong)样MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)也(ye)可以应用万用表来判(pan)断其“好”与“坏”,从一般(ban)(ban)的(de)维修来说，也(ye)可以满(man)足需求了。

检测必须(xu)采(cai)用指针式万(wan)用表（数(shu)字表是不适宜测量(liang)半导体器件的）。对于大功率MOS管开(kai)关管都属(shu)N沟道(dao)增强型，各(ge)生产(chan)厂的产(chan)品也几乎都采(cai)用相(xiang)同的TO-220F封装形(xing)式（指用于开(kai)关电源中功率为50—200W的场(chang)效(xiao)应开(kai)关管），其三(san)个电极排(pai)列也一致，即(ji)将三(san)只引(yin)脚向下，打印型号面向自巳，左(zuo)侧引(yin)脚为栅极，右测引(yin)脚为源极，中间引(yin)脚为漏极如下图(tu)所(suo)示(shi)。

MOS管测试步骤

把(ba)红表(biao)笔接(jie)到MOS管(guan)(guan)的源极S；把(ba)黑表(biao)笔接(jie)到MOS管(guan)(guan)的漏极D，此时表(biao)针指示应该为(wei)无(wu)穷大，如图5-3所示。如果有(you)欧姆指数，说明被测管(guan)(guan)有(you)漏电现象，此管(guan)(guan)不能用。

保持上述状态；此(ci)时(shi)用一只100K～200K电(dian)(dian)(dian)阻(zu)连接于栅(zha)极(ji)(ji)和漏极(ji)(ji)，如图5-4所示(shi)；这时(shi)表针指(zhi)示(shi)欧(ou)姆数应该越(yue)小越(yue)好，一般能指(zhi)示(shi)到(dao)0欧(ou)姆，这时(shi)是正(zheng)电(dian)(dian)(dian)荷通(tong)过(guo)100K电(dian)(dian)(dian)阻(zu)对大功率MOS管栅(zha)极(ji)(ji)充(chong)电(dian)(dian)(dian)，产(chan)生栅(zha)极(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)场(chang)，由于电(dian)(dian)(dian)场(chang)产(chan)生导致(zhi)导电(dian)(dian)(dian)沟道致(zhi)使漏极(ji)(ji)和源极(ji)(ji)导通(tong)，所以(yi)万用表指(zhi)针偏(pian)(pian)转，偏(pian)(pian)转的角度(du)大（欧(ou)姆指(zhi)数小）证明放(fang)电(dian)(dian)(dian)性能好。

此时在图5-4的(de)(de)(de)状态；再把连接的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)移开(kai)，这(zhei)时万用表的(de)(de)(de)指针仍然应(ying)该是(shi)MOS管导通的(de)(de)(de)指数不变，如图5-5所(suo)示。虽然电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)拿(na)开(kai)，但(dan)是(shi)因为电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)对栅(zha)极所(suo)充的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)荷并(bing)没有消(xiao)失，栅(zha)极电(dian)(dian)(dian)场(chang)继续维(wei)持，内部(bu)导电(dian)(dian)(dian)沟道仍然保持，这(zhei)就是(shi)绝缘栅(zha)型MOS管的(de)(de)(de)特点(dian)。如果(guo)电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)拿(na)开(kai)表针会慢慢的(de)(de)(de)逐步(bu)的(de)(de)(de)退回到(dao)高(gao)阻(zu)(zu)甚至(zhi)退回到(dao)无穷(qiong)大，要(yao)考虑该被测(ce)管栅(zha)极漏电(dian)(dian)(dian)。

这时用(yong)一根导线，连接被测管的栅极(ji)(ji)和源极(ji)(ji)，万用(yong)表的指针(zhen)立(li)即返(fan)回到无穷大，如图5-6所示。导线的连接使被测MOS管，栅极(ji)(ji)电荷释放，内部电场消(xiao)失；导电沟道也消(xiao)失，所以漏(lou)极(ji)(ji)和源极(ji)(ji)之间电阻又变成无穷大。

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