MOS管工作原理2015詳細(xì)講解

深圳振邦微科技：mos管工作原理2015詳細(xì)講解
在使用MOS管設(shè)計(jì)開關(guān)電源或者馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候，大部分人都會(huì)考慮MOS的導(dǎo)通電阻 ，最大電壓等，最大電流等
，也有很多人僅僅考慮這些因素 。這樣的電路也許是可以工作的，但并不是優(yōu)秀的 ，作為正式的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也是不允許的。        
 下面是對(duì)MOSFET及MOSFET驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)的一點(diǎn)總結(jié)
，其中參考了一些資料，非全部原創(chuàng)
。包括MOS管的介紹 ，特性
，驅(qū)動(dòng)以及應(yīng)用電路。

 1，MOS管種類和結(jié)構(gòu)        
  MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET） ，可以被制造成增強(qiáng)型或耗盡型
，P溝道或N溝道共4種類型，但實(shí)際應(yīng)用的只有增強(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 。 至于為什么不使用耗盡型的MOS管，不建議刨根問(wèn)底
。            
  對(duì)于這兩種增強(qiáng)型MOS管 ，比較常用的是NMOS。原因是導(dǎo)通電阻小，且容易制造 。所以開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中
，一般都用NMOS
。下面的介紹中，也多以NMOS為主。        

  MOS管的三個(gè)管腳之間有寄生電容存在 ，這不是我們需要的
，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)候要麻煩一些，但沒(méi)有辦法避免 ，后邊再詳細(xì)介紹
。    
  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)感性負(fù)載（如馬達(dá)） ，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)通的意思是作為開關(guān)
，相當(dāng)于開關(guān)閉合。
  NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通 ，適合用于源極接地時(shí)的情況（低端驅(qū)動(dòng)），只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了 。        
  PMOS的特性
，Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時(shí)的情況（高端驅(qū)動(dòng)）。但是 ，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動(dòng)
，但由于導(dǎo)通電阻大，價(jià)格貴 ，替換種類少等原因
，在高端驅(qū)動(dòng)中，通常還是使用NMOS
。
 

3 ，MOS開關(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 ?，F(xiàn)在的小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右
，幾毫歐的也有
。      
   MOS在導(dǎo)通和截止的時(shí)候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過(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，叫做開關(guān)損失 。通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多 ，而且開關(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，造成的損失也就很大。縮短開關(guān)時(shí)間 ，可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失；降低開關(guān)頻率
，可以減小單位時(shí)間內(nèi)的開關(guān)次數(shù) 。這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失
。
 

4，MOS管驅(qū)動(dòng)      
  跟雙極性晶體管相比 ，一般認(rèn)為使MOS管導(dǎo)通不需要電流
，只要AH電壓高于一定的值，就可以了。這個(gè)很容易做到 ，但是
，我們還需要速度 。           在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到，在AH ，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動(dòng)
，實(shí)際上就是對(duì)電容的充放電
。對(duì)電容的充電需要一個(gè)電流，因?yàn)閷?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)第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小 。