MOS管是什么?
MOS管是一種金屬-氧化物-半導體場效應晶體管,或稱為金屬-絕緣體-半導體。MOS管的source和drain可以對調(diào),它們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)域。在大多數(shù)情況下,這兩個區(qū)域是相同的,即使兩端對調(diào)也不會影響設備的性能。這種設備被認為是對稱的。
雙極晶體管放大輸入端電流的微小變化后,在輸出端輸出較大的電流變化。雙極晶體管的增益被定義為輸出輸入電流的比例(beta)。另一種晶體管,稱為場效應管(FET),將輸入電壓的變化轉化為輸出電流的變化。Fet的增益等于輸出電流的變化和輸入電壓的變化之比。市場上常見的是N通道和P通道。詳情請參考右邊的圖片(N通道耗盡的MOS管)。P通道常用作低壓MOS管。
現(xiàn)場效應管通過在絕緣層上投射一個電場來影響流過晶體管的電流。事實上,沒有電流流過這種絕緣體,所以FET管的GATE電流非常小。最常見的FET使用薄層二氧化硅作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管,或金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)。由于MOS管更小,更省電,它們在許多應用中已經(jīng)取代了雙極晶體管。
MOS管三極分別是什么?
MOS管的三個極分別是:G(柵極)和D(漏極)s(源和),要求柵極和源之間的電壓大于特定值,漏極和源和源可以導通。
1.判斷柵極G。
MOS驅動器主要起到波形整形和強化驅動的作用:如果MOS管的G信號波形不夠陡峭,在評論切換階段會造成大量的電能損耗。其副作用是降低電路轉換效率。MOS管發(fā)燒嚴重,容易熱損傷。如果G信號驅動能力不夠,會嚴重影響波形跳變的時間。
如果G-S極短,選擇萬用表的R×1檔,黑色表筆連接S極,紅色表筆連接D極,電阻值應該是幾歐到十歐。如果發(fā)現(xiàn)一只腳的電阻和兩只腳的字符是無限的,交換表筆后仍然是無限的,則確認這只腳是G極,因為它與另外兩只腳絕緣。
2.判斷源極S、漏極D。
將萬用表撥到R×1K,分別測量三個管腳之間的電阻。用交換表筆測量電阻兩次,其中電阻值較低(一般為幾千歐到幾千歐)的電阻一次為正電阻。這時,黑色的表筆是S極,紅色的表筆連接到D極。由于測試前提不同,測得的RDS值高于手冊中給出的典型值。
3.測量泄漏-源通態(tài)電阻RDS(on)
在源-泄漏之間有一個PN結,所以S極和D極可以根據(jù)PN結正和反向電阻的差異來識別。比如用500型萬用表R×1檔測量一個IRFPC50VMOS管,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。
測試目的:MOS管檢測主要是判斷MOS管漏電、短路、斷路、放大。
其步驟如下:
如果有電阻值沒有被測試MOS管有漏電現(xiàn)象。
1.移除連接柵極和源極的電阻,萬用表的紅筆和黑筆保持不變。如果電阻移開后,表針逐漸回到高電阻或無限,則MOS管泄漏,不變則完好無損。
2、然后用一根導線將MOS管的柵極與源極連接起來,如果指針立即返回無限大,那么MOS就完好無損。
3、將紅筆連接到MOS源極S,黑筆連接到MOS管漏極,好的表針指示應無限。
4.將一個100kω-200kω的電阻連接到柵極和泄漏極上,然后將紅筆連接到MOS的源S上,將黑色筆連接到MOS管的泄漏極上。此時,表針指示的值一般為0。此時,電荷通過該電阻向MOS管的柵極充電,產(chǎn)生柵極電場。由于電場導致導電通道,導致漏電極和源電極,因此萬用表指針偏轉,偏轉角度大,放電越好。
MOS管的結構原理圖
1、結構和符號(以N通道增強型為例)
在低濃度的P型硅上擴散兩個高濃度的N型區(qū)域作為漏極和源極,半導體表面覆蓋二氧化硅絕緣層,并以電極作為柵極。
其它MOS管符號。
2.工作原理(以N通道增強型為例)
(1)VGS=0,不管VDS的極性如何,總有一個PN結反偏,所以沒有導電通道。
VGS=0,ID=0。
在工作之前,VGS必須大于0。
(2)當VGS大于0時,在Sio2介質(zhì)中產(chǎn)生一個垂直于半導體表面的電場,排斥P區(qū)的多子空穴,吸引少子電子。當VGS達到一定值時,P區(qū)表面會形成反向層,通過兩側的N區(qū)進行通信,形成導電通道。
VGS大于0→G吸引電子→反型層→導電通道。
VGS↑→反型層增厚→VDS↑→ID↑。
(3)VGS≥VT但VDS小時:
VD↑→ID↑。
VT:在VDS中開啟電壓。
開始導電時使用VGS°。
VT=VGS-VDS。
(4)VGS大于0且增大到一定值后,接近漏極的通道被夾斷,形成夾斷區(qū)。
VDS↑→ID不變。
MOS管的優(yōu)勢
1.可用于放大。由于場效應管放大器的輸入阻抗非常高,所以耦合電容可以容量小,不需要使用電解電容器。
2.高輸入阻抗非常適合阻抗轉換。常見于多級放大器的輸入級作為阻抗轉換。
3.可用作可變電阻。
4.可方便地用作恒流源。
5.可用作電子開關。
6.在電路設計中具有很大的靈活性。柵偏壓可以是正、負、零,三極管只能在正偏置下工作,電子管只能在負偏壓下工作。此外,高輸入阻抗可以降低信號源的負載,并且很容易與前一級匹配。
MOS管(場效應管)的應用領域
1:工業(yè)領域,步進電機驅動,電鉆工具,工業(yè)開關電源。
2:新能源領域,光伏逆變器,充電樁,無人機。
3:運輸領域,車載逆變器,汽車HID安定器,電動自行車。
4:綠色照明領域,CCFL節(jié)能燈,LED照明電源,金鹵燈鎮(zhèn)流器。
MOS管降壓電路
圖中Q27為N通道MOS管,U2A1腳輸出高電平時Q27導通,降低VCC-DDR內(nèi)存電壓,獲得1.2V-HT總線電源,U2A1腳輸出低電平時Q27截止,1.2V_HT總線電壓為0V。