MOS管基本知識,詳細詳解mos管基本知識的作用
信息來源：本站 日期：2017-05-03
MOS管學(xué)名是場效應(yīng)管，是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，英文：MOSFET（MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor），屬于絕緣柵型。本文就結(jié)構(gòu)構(gòu)造、特點、實用電路等幾個方面用工程師的話簡單描述。
表示的是p型mos管，讀者可以依據(jù)此圖理解n型的，都是反過來即可。因此，不難理解，n型的如圖在柵極加正壓會導(dǎo)致導(dǎo)通，而p型的相反。
但在實際應(yīng)用中，廠家一般在源極和漏極之間連接一個二極管，起保護作用，恰是這個二極管決定了源極和漏極，這樣，封裝也就固定了，便于實用。我的年青時用過不帶二極管的mos管驅(qū)動。圖示左右是對稱的，難免會有人問怎么區(qū)分源極和漏極呢？實在原理上，源極和漏極確實是對稱的，是不區(qū)分的。非常輕易被靜電擊穿，平時要放在鐵質(zhì)罐子里，它的源極和漏極就是隨便接。
下面圖中，下邊的p型中間一個窄長條就是溝道，使得左右兩塊P型極連在一起，因此mos管導(dǎo)通后是電阻特性，因此它的一個重要參數(shù)就是導(dǎo)通電阻，選用mos管必需清晰這個參數(shù)是否符合需求。
相對于耗盡型，增強型是通過“加厚”導(dǎo)電溝道的厚度來導(dǎo)通，如圖。因為電場的強度與間隔平方成正比，因此，電場強到一定程度之后，電壓下降引起的溝道加厚就不顯著了，也是由于n型負離子的“退讓”是越來越難的。
這個高阻抗特點被廣泛用于運放，運放分析的虛連、虛斷兩個重要原則就是基于這個特點。
mos管也能工作在放大區(qū)，而且很常見。
做鏡像電流源、運放、反饋控制等，都是利用mos管工作在放大區(qū)，因為mos管的特性，當(dāng)溝道處于似通非通時，柵極電壓直接影響溝道的導(dǎo)電能力，呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系。因為柵極與源漏隔離，因此其輸入阻抗可視為無限大，當(dāng)然，隨頻率增加阻抗就越來越小，一定頻率時，就變得不可忽視。這是三極管不可相比的。
主要考慮的發(fā)燒，溫度下降就恢復(fù)。要留意這種保護狀態(tài)的后果。第三個原因是導(dǎo)通后，溝道有電阻，過主電流，形成發(fā)燒。
很多mos管具有結(jié)溫過高保護，所謂結(jié)溫就是金屬氧化膜下面的溝道區(qū)域溫度，一般是150攝氏度。超過此溫度，mos管不可能導(dǎo)通。另一個原因是當(dāng)柵極電壓爬升緩慢時，導(dǎo)通狀態(tài)要“途經(jīng)”一個由封閉到導(dǎo)通的臨界點，這時，導(dǎo)通電阻很大，發(fā)燒比較厲害。有電流就有發(fā)燒，并非電場型的就沒有電流。
mos管發(fā)燒，主要原因之一是寄生電容在頻繁開啟封閉時，顯現(xiàn)交流特性而具有阻抗，形成電流。
相稱于預(yù)先形成了不能導(dǎo)通的溝道，嚴格講應(yīng)該是耗盡型了。下圖僅僅是原理性的，實際的元件增加了源-漏之間跨接的保護二極管，從而區(qū)分了源極和漏極。實際的元件，p型的，襯底是接正電源的，使得柵極預(yù)先成為相對負電壓，因此p型的管子，柵極不用加負電壓了，接地就能保證導(dǎo)通。好處是顯著的，應(yīng)用時拋開了負電壓。
在直流電氣上，柵極和源漏極是斷路。不難理解，這個膜越薄：電場作用越好、坎壓越小、相同柵極電壓時導(dǎo)通能力越強。 壞處是：越輕易擊穿、工藝制作難度越大而價格越貴。例如導(dǎo)通電阻在歐姆級的，而2402等在十毫歐級的，圖中有指示，這個膜是絕緣的，用來電氣隔離，使得柵極只能形成電場，不能通過直流電，因此是用電壓控制的。
下圖的柵極通過金屬氧化物與襯底形成一個電容，越是高品質(zhì)的mos，膜越薄，寄生電容越大，經(jīng)常mos管的寄生電容達到nF級。這個參數(shù)是mos管選擇時至關(guān)重要的參數(shù)之一，必須考慮清楚。Mos管用于控制大電流通斷，經(jīng)常被要求數(shù)十K乃至數(shù)M的開關(guān)頻率，在這種用途中，柵極信號具有交流特征，頻率越高，交流成分越大，寄生電容就能通過交流電流的形式通過電流，形成柵極電流。消耗的電能、產(chǎn)生的熱量不可忽視，甚至成為主要問題。為了追求高速，需要強大的柵極驅(qū)動，也是這個道理。試想，弱驅(qū)動信號瞬間變?yōu)楦唠娖剑菫榱恕肮酀M”寄生電容需要時間，就會產(chǎn)生上升沿變緩，對開關(guān)頻率形成重大威脅直至不能工作。
耗盡型的是事先做出一個導(dǎo)通層，用柵極來加厚或者減薄來控制源漏的導(dǎo)通。但這種管子一般不出產(chǎn)，在市道市情基本見不到。柵極電壓越低，則p型源、漏極的正離子就越靠近中間，n襯底的負離子就越闊別柵極，柵極電壓達到一個值，叫閥值或坎壓時，由p型游離出來的正離子連在一起，形成通道，就是圖示效果。因此，輕易理解，柵極電壓必需低到一定程度才能導(dǎo)通，電壓越低，通道越厚，導(dǎo)通電阻越小。所以，大家平時說mos管，就默認是增強型的。
相對于耗盡型，增強型是通過“加厚”導(dǎo)電溝道的厚度來導(dǎo)通，如圖。因為電場的強度與間隔平方成正比，因此，電場強到一定程度之后，電壓下降引起的溝道加厚就不顯著了，也是由于n型負離子的“退讓”是越來越難的。
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