131 1300 0010
MOS管通常也叫場(chǎng)效應(yīng)管，是一種應(yīng)用場(chǎng)效應(yīng)原理工作的半導(dǎo)體器件，外形如圖4-2，所示。和普通雙極型晶體管相比擬，場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入阻抗高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、功耗小、易于集成等特性，得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用.
場(chǎng)效應(yīng)管的品種很多，主要分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管兩大類(lèi)，又都有N溝道和P溝道之分。
絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管也叫做金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)為MOS場(chǎng)效應(yīng)管，分為耗盡型MOS管和增強(qiáng)型MOS管。
場(chǎng)效應(yīng)管還有單柵極管和雙柵極管之分。雙柵場(chǎng)效應(yīng)管具有兩個(gè)相互獨(dú)立的柵極G1和G2，從構(gòu)造上看相當(dāng)于由兩個(gè)單柵場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)而成，其輸出電流的變化遭到兩個(gè)柵極電壓的控制。雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的這種特性，在作為高頻放大器、增益控制放大器、混頻器和解調(diào)器運(yùn)用時(shí)會(huì)帶來(lái)很大方便。
1，MOS管種類(lèi)和結(jié)構(gòu)
MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可以被制構(gòu)成增強(qiáng)型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類(lèi)型，但理論應(yīng)用的只需增強(qiáng)型的N溝道MOS管和增強(qiáng)型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是這兩種。至于為什么不運(yùn)用耗盡型的MOS管，不建議尋根究底。關(guān)于這兩種增強(qiáng)型MOS管，比較常用的是NMOS。緣由是導(dǎo)通電阻小，且容易制造。所以開(kāi)關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，普通都用NMOS。下面的引見(jiàn)中，也多以NMOS為主。 MOS管的三個(gè)管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需求的，而是由于制造工藝限制產(chǎn)生的。寄生電容的存在使得在設(shè)計(jì)或選擇驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)分要省事一些，但沒(méi)有辦法避免，后邊再細(xì)致引見(jiàn)。在MOS管原理圖上可以看到，漏極和源極之間有一個(gè)寄生二極管。這個(gè)叫體二極管，在驅(qū)動(dòng)理性負(fù)載，這個(gè)二極管很重要。順便說(shuō)一句，體二極管只在單個(gè)的MOS管中存在，在集成電路芯片內(nèi)部通常是沒(méi)有的。
2，MOS管導(dǎo)通特性
導(dǎo)通的意義是作為開(kāi)關(guān)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適宜用于源極接地時(shí)的情況（低端驅(qū)動(dòng)），只需柵極電壓抵達(dá)4V或10V就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適宜用于源極接VCC時(shí)的情況（高端驅(qū)動(dòng)）。但是，固然PMOS可以很便當(dāng)?shù)赜米鞲叨蓑?qū)動(dòng)，但由于導(dǎo)通電阻大，價(jià)錢(qián)貴，交流種類(lèi)少等緣由，在高端驅(qū)動(dòng)中，通常還是運(yùn)用NMOS。
3，MOS開(kāi)關(guān)管
損失不管是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣電流就會(huì)在這個(gè)電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會(huì)減小導(dǎo)通損耗。往常的小功率MOS管導(dǎo)通電阻普通在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。MOS在導(dǎo)通和截止的時(shí)分，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)降落的過(guò)程，流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程，在這段時(shí)間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開(kāi)關(guān)頻率越快，損失也越大。導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大，構(gòu)成的損失也就很大?？s短開(kāi)關(guān)時(shí)間，可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失；降低開(kāi)關(guān)頻率，可以減小單位時(shí)間內(nèi)的開(kāi)關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。mos管
4，MOS管驅(qū)動(dòng)
跟雙極性晶體管相比，普通以為使MOS管導(dǎo)通不需求電流，只需GS電壓高于一定的值，就可以了。這個(gè)很容易做到，但是，我們還需求速度。在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動(dòng)，理論上就是對(duì)電容的充放電。對(duì)電容的充電需求一個(gè)電流，由于對(duì)電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會(huì)比較大。選擇/設(shè)計(jì)MOS管驅(qū)動(dòng)時(shí)第一要留意的是可提供瞬間短路電流的大小。第二留意的是，普遍用于高端驅(qū)動(dòng)的NMOS，導(dǎo)通時(shí)需求是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動(dòng)的MOS管導(dǎo)通時(shí)源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時(shí)柵極電壓要比VCC大4V或10V。假設(shè)在同一個(gè)系統(tǒng)里，要得到比VCC大的電壓，就要特地的升壓電路了。很多馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器都集成了電荷泵，要留意的是應(yīng)該選擇適合的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅(qū)動(dòng)MOS管。上邊說(shuō)的4V或10V是常用的MOS管的導(dǎo)通電壓，設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)然需求有一定的余量。而且電壓越高，導(dǎo)通速度越快，導(dǎo)通電阻也越小。往常也有導(dǎo)通電壓更小的MOS管用在不同的范疇里，但在12V汽車(chē)電子系統(tǒng)里，普通4V導(dǎo)通就夠用了。
MOS管主要參數(shù)如下：
1. 柵源擊穿電壓BVGS-在增加?xùn)旁措妷哼^(guò)程中，使柵極電流IG由零開(kāi)端劇增時(shí)的VGS，稱(chēng)為柵源擊穿電壓BVGS。
2.開(kāi)啟電壓VT-開(kāi)啟電壓（又稱(chēng)閾值電壓）：使得源極S和漏極D之間開(kāi)端構(gòu)成導(dǎo)電溝道所需的柵極電壓；-規(guī)范的N溝道MOS管，VT約為3～6V；-經(jīng)過(guò)工藝上的改良，能夠使MOS管的VT值降到2～3V。
3. 漏源擊穿電壓BVDS-在VGS=0（加強(qiáng)型）的條件下 ，在增加漏源電壓過(guò)程中使ID開(kāi)端劇增時(shí)的VDS稱(chēng)為漏源擊穿電壓BVDS-ID劇增的緣由有下列兩個(gè)方面：
（1）漏極左近耗盡層的雪崩擊穿
（2）漏源極間的穿通擊穿-有些MOS管中，其溝道長(zhǎng)度較短，不時(shí)增加VDS會(huì)使漏區(qū)的耗盡層不時(shí)擴(kuò)展到源區(qū)，使溝道長(zhǎng)度為零，即產(chǎn)生漏源間的穿通，穿通后，源區(qū)中的多數(shù)載流子，將直承受耗盡層電場(chǎng)的吸收，抵達(dá)漏區(qū)，產(chǎn)生大的ID。
4. 直流輸入電阻RGS-即在柵源極之間加的電壓與柵極電流之比-這一特性有時(shí)以流過(guò)柵極的柵流表示-MOS管的RGS能夠很容易地超越1010Ω。
5. 低頻跨導(dǎo)gm-在VDS為某一固定數(shù)值的條件下 ，漏極電流的微變量和惹起這個(gè)變化的柵源電壓微變量之比稱(chēng)為跨導(dǎo)-gm反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制才干-是表征MOS管放大才干的一個(gè)重要參數(shù)-普通在非常之幾至幾mA/V的范圍內(nèi)。
