MOS管

   

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学过模拟电路，但都忘得差很少了。从新学习MOS管相关知识，大多数是整理得来并不是原创。若有错误还请多多指点！设计

 

先上一张图blog

 

 

1、 一句话MOS管工做原理ip

     NMOS的特性，Vgs大于必定的值就会导通，适合用于源极接地时的状况(低端驱动)，只要栅极电压达到必定电压（如4V或10V, 其余电压，看手册）就能够了。
          PMOS的特性，Vgs小于必定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的状况(高端驱动)。可是，虽然PMOS能够很方便地用做高端驱动，但因为导通电阻大，价格贵，替换种类少等缘由，在高端驱动中，一般仍是使用NMOS。产品

 

 

2、table

在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有不少人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是能够工做的，但并非优秀的，做为正式的产品设计也是不容许的。
    1，MOS管种类和结构
   MOSFET管是FET的一种（另外一种是JFET），能够被制形成加强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有加强型的N沟道MOS管和加强型的P沟道MOS管，因此一般提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
    至于为何不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
   
    对于这两种加强型MOS管，比较经常使用的是NMOS。缘由是导通电阻小，且容易制造。因此开关电源和马达驱动的应用中，通常都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。class

    MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是咱们须要的，而是因为制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。
    在MOS管原理图上能够看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达、继电器），这个二极管很重要，用于保护回路。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部一般是没有的。原理

 

 

2，MOS开关管损失
    不论是NMOS仍是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫作导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减少导通损耗。如今的小功率MOS管导通电阻通常在几十毫欧左右，几毫欧的也有。

    MOS在导通和截止的时候，必定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个降低的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫作开关损失。一般开关损失比导通损失大得多，并且开关频率越快，损失也越大。

    导通瞬间电压和电流的乘积很大，形成的损失也就很大。缩短开关时间，能够减少每次导通时的损失；下降开关频率，能够减少单位时间内的开关次数。这两种办法均可以减少开关损失。

3，MOS管驱动
    跟双极性晶体管相比，通常认为使MOS管导通不须要电流，只要GS电压高于必定的值，就能够了。这个很容易作到，可是，咱们还须要速度。
    在MOS管的结构中能够看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电须要一个电流，由于对电容充电瞬间能够把电容当作短路，因此瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
    第二注意的是，广泛用于高端驱动的NMOS，导通时须要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，因此这时栅极电压要比VCC大4V或10V。若是在同一个系统里，要获得比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。不少马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以获得足够的短路电流去驱动MOS管。

    上边说的4V或10V是经常使用的MOS管的导通电压，设计时固然须要有必定的余量。并且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。如今也有导通电压更小的MOS管用在不一样的领域里，但在12V汽车电子系统里，通常4V导通就够用了。

    MOS管的驱动电路及其损失，能够参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。讲述得很详细，因此不打算多写了。

5，MOS管应用电路
    MOS管最显著的特性是开关特性好，因此被普遍应用在须要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。
   

参数含义：

 Rds(on)：DS的导通电阻.当Vgs=10V时，MOS的DS之间的电阻
Id：     最大DS电流.会随温度的升高而下降
Vgs:     最大GS电压.通常为：-20V~+20V
Idm:     最大脉冲DS电流.会随温度的升高而下降，体现一个抗冲击能力，跟脉冲时间也有关系
Pd:      最大耗散功率
Tj:      最大工做结温，一般为150度和175度
Tstg:    最大存储温度
Iar:     雪崩电流
Ear:     重复雪崩击穿能量
Eas:     单次脉冲雪崩击穿能量
BVdss：  DS击穿电压
Idss:    饱和DS电流，uA级的电流
Igss:    GS驱动电流，nA级的电流.
gfs:     跨导
Qg:      G总充电电量
Qgs:     GS充电电量 
Qgd:     GD充电电量
Td(on):  导通延迟时间，从有输入电压上升到10%开始到Vds降低到其幅值90%的时间
Tr:      上升时间，输出电压 VDS 从 90% 降低到其幅值 10% 的时间
Td(off): 关断延迟时间，输入电压降低到 90% 开始到 VDS 上升到其关断电压时 10% 的时间
Tf:      降低时间，输出电压 VDS 从 10% 上升到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。 
Ciss:    输入电容，Ciss=Cgd + Cgs.
Coss:    输出电容，Coss=Cds +Cgd. 
Crss:    反向传输电容，Crss=Cgc.
 
 
总结：
N沟道的电源通常接在D，输出S，P沟道的电源通常接在S，输出D。
加强耗尽接法基本同样。
P是指P沟道,N是指N沟道。
G：gate 栅极
S：source 源极
D：drain 漏极
 
以RJK0822SPN的POWER MOS为例：
 Drain to source voltage:VDSS漏源极电压80V
Gate to source voltage：VGSS ±20   门源电压这三种应用在各个领域都有详细的介绍，这里暂时很少写了。之后有时间再总结。