MOS管( MOSFET)基础知识:结构,特性驱动电路及应用
MOS管( MOSFET)基础知识:结构,特性驱动电路及应用分析
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括M OS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1，MOS管种类和结构
MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于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管原理图上可以看到，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），这个二极管很重要。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通常是没有的。
2，MOS管导通特性
导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
3，MOS开关管损失
不管是NMOS还是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做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。
MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，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，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。
4，MOS管驱动
跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到，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。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。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，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的M OS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。很多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，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。
MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to M OSFETs。讲述得很详细，所以不打算多写了。
5，MOS管应用电路
MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需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。
现在的MOS驱动，有几个特别的需求，
1，低压应用
当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。
同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。
2，宽电压应用
输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MO S管的驱动电压是不稳定的。
为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。
同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。
3，双电压应用
在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。
这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的M OS管也同样会面对1和2中提到的问题。
在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出要求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate 电压限制的结构。
于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。
电路图如下：
图1 用于NMOS的驱动电路
图2 用于PMOS的驱动电路
这里我只针对NMOS驱动电路做一个简单分析：
Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。
Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。 R2和R3提供了PWM电压基准，通过改变这个基准，可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。
Q3和Q4用来提供驱动电流，由于导通的时候，Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce的压降，这个压降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。
https://www.doczj.com/doc/f719268627.html,
R5和R6是反馈电阻，用于对gate电压进行采样，采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈，从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。
最后，R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制，R4提供了对MOS管的gate电流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。
这个电路提供了如下的特性：
1，用低端电压和PWM驱动高端MOS管。
2，用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。
3，gate电压的峰值限制
4，输入和输出的电流限制
5，通过使用合适的电阻，可以达到很低的功耗。
6，PWM信号反相。NMOS并不需要这个特性，可以通过前置一个反相器来解决。
在设计便携式设备和无线产品时，提高产品性能、延长电池工作时间是设计人员需要面对的两个问题。DC-DC转换器具有效率高、输出电流大、静态电流小等优点，非常适用于为便携式设备供电。目前DC-D C转换器设计技术发展主要趋势有：（1）高频化技术：随着开关频率的提高，开关变换器的体积也随之减小，功率密度也得到大幅提升，动态响应得到改善。小功率DC-DC转换器的开关频率将上升到兆赫级。（2）低输出电压技术：随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作电压越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的要求。
这些技术的发展对电源芯片电路的设计提出了更高的要求。首先，随着开关频率的不断提高，对于开关元件的性能提出了很高的要求，同时必须具有相应的开关元件驱动电路以保证开关元件在高达兆赫级的开关频率下正常工作。其次，对于电池供电的便携式电子设备来说，电路的工作电压低（以锂电池为例，工作电压2.5～3.6V），因此，电源芯片的工作电压较低。
MOS管具有很低的导通电阻，消耗能量较低，在目前流行的高效DC－DC芯片中多采用MOS管作为功率开关。但是由于MOS管的寄生电容大，一般情况下NMOS开关管的栅极电容高达几十皮法。这对于设计高工作频率DC－DC转换器开关管驱动电路的设计提出了更高的要求。
在低电压ULSI设计中有多种CMOS、BiCMOS采用自举升压结构的逻辑电路和作为大容性负载的驱动电路。这些电路能够在低于1V电压供电条件下正常工作，并且能够在负载电容1～2pF的条件下工作频率能够达到几十兆甚至上百兆赫兹。本文正是采用了自举升压电路，设计了一种具有大负载电容驱动能力的，适合于低电压、高开关频率升压型DC－DC转换器的驱动电路。电路基于Samsung AHP615 BiCM OS工艺设计并经过Hspice仿真验证，在供电电压1.5V ，负载电容为60pF时，工作频率能够达到5MH z以上。
MOSFET及MOSFET驱动电路知识小结
MOSFET及MOSFET驱动电路知识小结
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
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，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
1、MOS管种类和结构
MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET)，可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。右图是这两种MOS管的符号。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
https://www.doczj.com/doc/f719268627.html,
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。
在MOS管原理图上可以看到，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)，这个二极管很重要。顺便说一句，二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。下图是MOS管的构造图，通常的原理图中都画成右图所示的样子。 (栅极保护用二极管有时不画)
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，如右图所示。这不是我们需要的，而是由于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，在MOS管的驱动电路设计时再详细介绍。
2、MOS管导通特性
导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，使用与源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是，虽然P
MOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
右图是瑞萨2SK3418的Vgs电压和Vds电压的关系图。可以看出小电流时，Vgs达到4V，DS间压降已经很小，可以认为导通。
3、MOS开关管损失
不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，因而在DS间流过电流的同时，两端还会有电压(如2SK3418特性图所示)，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做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。
MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，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，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
下图是MOS管导通时的波形。可以看出，导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。降低开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。
4、MOS管驱动
跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到，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。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。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，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的M OS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。很多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，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。
MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MO SFETs。讲述得很详细，所以不打算多写了。
5、MOS管应用电路
MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需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。这三种应用在各个领域都有详细的介绍，这里暂时不多写了。以后有时间再总结。
功率场效应管(MOSFET)的结构,工作原理及应用
功率场效应管(MOSFET)的结构,工作原理及应用
本文将介绍功率场效应管(MOSFET)的结构、工作原理及基本工作电路。
什么是场效应管(MOSFET)
“场效应管(MOSFET)”是英文MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor的缩写，译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物(SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。所谓功率场效应管(MOSFET)(Power 场效应管(MOSFET))是指它能输出较大的工作电流(几安到几十安)，用于功率输出级的器件。
场效应管(MOSFET)的结构
图1是典型平面N沟道增强型场效应管(MOSFET)的剖面图。它用一块P型硅半导体材料作衬底(图l a)，在其面上扩散了两个N型区(图lb)，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层(图lc)，最后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅极)、S(源极)及D(漏极)，如图1d所示。
从图1中可以看出栅极G与漏极D及源极S是绝缘的，D与S之间有两个PN结。一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起。
图1是N沟道增强型场效应管(MOSFET)的基本结构图。为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓VMOS、DMOS、TMOS 等结构。图2是一种N沟道增强型功率场效应管(MOSFET)的结构图。虽然有不同的结构，但其工作原理是相同的，这里就不一一介绍了。
场效应管(MOSFET)的工作原理
要使增强型N沟道场效应管(MOSFET)工作，要在G、S之间加正电压VGS及在D、S之间加正电压VDS，则产生正向工作电流ID。改变VGS的电压可控制工作电流ID。如图3所示（上面↑）。
若先不接VGS(即VGS＝0)，在D与S极之间加一正电压VDS，漏极D与衬底之间的PN结处于反向，因此漏源之间不能导电。如果在栅极G与源极S之间加一电压VGS。此时可以将栅极与衬底看作电容器的两个极板，而氧化物绝缘层作为电容器的介质。当加上VGS时，在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷，而在绝缘层和P型衬底界面上感应出负电荷(如图3)。这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子(空穴)的极性相反，所以称为“反型层”，这反型层有可能将漏与源的两N型区连接起来形成导电沟道。当VG S电压太低时，感应出来的负电荷较少，它将被P型衬底中的空穴中和，因此在这种情况时，漏源之间仍然无电流ID。当VGS增加到一定值时，其感应的负电荷把两个分离的N区沟通形成N沟道，这个临界电压称为开启电压(或称阈值电压、门限电压)，用符号VT表示(一般规定在ID＝10uA时的VGS作为VT)。当VGS继续增大，负电荷增加，导电沟道扩大，电阻降低，ID也随之增加，并且呈较好线性关系，如图4所示。此曲线称为转换特性。因此在一定范围内可以认为，改变VGS来控制漏源之间的电阻，达到控制I
D的作用。
由于这种结构在VGS＝0时，ID＝0，称这种场效应管(MOSFET)为增强型。另一类场效应管(MOSFE T)，在VGS＝0时也有一定的ID(称为IDSS)，这种场效应管(MOSFET)称为耗尽型。它的结构如图5所示，它的转移特性如图6所示。VP为夹断电压(ID＝0)。
https://www.doczj.com/doc/f719268627.html,
耗尽型与增强型主要区别是在制造SiO2绝缘层中有大量的正离子，使在P型衬底的界面上感应出较多的负电荷，即在两个N型区中间的P型硅内形成一N型硅薄层而形成一导电沟道，所以在VGS＝0时，有VDS作用时也有一定的ID(IDSS)；当VGS有电压时(可以是正电压或负电压)，改变感应的负电荷数量，从而改变ID的大小。VP为ID＝0时的-VGS，称为夹断电压。
除了上述采用P型硅作衬底形成N型导电沟道的N沟道场效应管(MOSFET)外，也可用N型硅作衬底形成P型导电沟道的P沟道场效应管(MOSFET)。这样，场效应管(MOSFET)的分类如图7所示。
耗尽型：N沟道(图7a)；P沟道(图c)；
增强型：N沟道（图b)；P沟道(图d)。
为防止场效应管(MOSFET)接电感负载时，在截止瞬间产生感应电压与电源电压之和击穿场效应管(M OSFET)，一般功率场效应管(MOSFET)在漏极与源极之间内接一个快速恢复二极管，如图8所示。
功率场效应管(MOSFET)的特点
功率场效应管(MOSFET)与双极型功率相比具有如下特点：
1．场效应管(MOSFET)是电压控制型器件(双极型是电流控制型器件)，因此在驱动大电流时无需推动级，电路较简单；
2．输入阻抗高，可达108Ω以上；
3．工作频率范围宽，开关速度高(开关时间为几十纳秒到几百纳秒)，开关损耗小；
4．有较优良的线性区，并且场效应管(MOSFET)的输入电容比双极型的输入电容小得多，所以它的交流输入阻抗极高；噪声也小，最合适制作Hi-Fi音响；
5．功率场效应管(MOSFET)可以多个并联使用，增加输出电流而无需均流电阻。
功率场效应管(MOSFET)典型应用电路
1．电池反接保护电路
电池反接保护电路如图9所示。一般防止电池接反损坏电路采用串接二极管的方法，在电池接反时，PN结反接无电压降，但在正常工作时有0.6～0.7V的管压降。采用导通电阻低的增强型N沟道场效应管(MOSFET)具有极小的管压降(RDS(ON)×ID)，如Si9410DY的RDS(ON）约为0.04Ω，则在lA时约为0. 04V。这时要注意在电池正确安装时，ID并非完全通过管内的二极管，而是在VGS≥5V时，N导电沟道畅
通(它相当于一个极小的电阻)而大部分电流是从S流向D的(ID为负)。而当电池装反时，场效应管(MOSF ET)不通，电路得以保护。
2．触摸调光电路
一种简单的触摸调光电路如图10。当手指触摸上触头时，电容经手指电阻及100k充电，VGS渐增大，灯渐亮；当触摸下触头时，电容经
100k及手指电阻放电，灯渐暗到灭。
3．甲类功率放大电路
由R1、R2建立VGS静态工作点(此时有一定的ID流过)。当音频信号经过C1耦合到栅极，使产生-△VGS，则产生较大的△ID，经输出变压器阻抗匹配，使4～8Ω喇叭输出较大的声功率。图ll中Dw为9 V稳压二极管，是保护G、S极以免输入过高电压而击穿。从图中也可以看出，偏置电阻的数值较大，因为栅极输入阻抗极高，并且无栅流。
ＭＯＳ管基础知识 MOS管场效应管 知识要点： 场效应管原理、场效应管的小信号模型及其参数 场效应管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。有N沟道器件和P沟道器件。有结型场效应三极管JFET(Junction Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）。 1.1 1.1.1 MOS场效应管 MOS场效应管有增强型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS）两大类，每一类有N沟道和P沟道两种导电类型。场效应管有三个电极： D(Drain) 称为漏极，相当双极型三极管的集电极； G(Gate) 称为栅极，相当于双极型三极管的基极； S(Source) 称为源极，相当于双极型三极管的发射极。 增强型MOS(EMOS)场效应管 根据图3-1，N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P 型半导体称为衬底，用符号B表示。 图3-1 N 沟道增强型EMOS管结构示意 一、工作原理 1．沟道形成原理 当VGS=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和衬底间的电容作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，所以仍然不足以形成漏极电流ID。 进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时（ VGS(th) 称为开启电压），由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟 1 线性电子电路教案 道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层（inversion layer）。随着VGS的继续增加，ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0，只有当VGS＞VGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。 转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。 跨导的定义式如下： constDS==VGSDVIgmΔΔ (单位mS) 2． VDS对沟道导电能力的控制 当VGS＞VGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。VDS的不同变化对沟道的影响如图3-2所示。根据此图可以有如下关系 VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGS
功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识 功率场效应管(PowerMOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型 的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无 二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达 500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、 热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和 N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N 沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很 大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯 片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器 件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V 形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图， 如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。 电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接 电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子 处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或
等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。UGS 超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 PowerMOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应 的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电 压等。1、静态特性（1）输出特性 输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概 念与GTR不同。饱和是指漏极电流ID不随漏源电压UDS的增加而增加， 也就是基本保持不变；非饱和是指地UCS一定时，ID随UDS增加呈线性 关系变化。 （2）转移特性 转移特性表示漏极电流ID与栅源之间电压UGS的转移特性关系曲线，如图2(a)所示。转移特性可表示出器件的放大能力，并且是与GTR中的 电流增益β相似。由于PowerMOSFET是压控器件，因此用跨导这一参数 来表示。跨导定义为 图中UT为开启电压，只有当UGS=UT时才会出现导电沟道，产生漏极 电流ID。2、主要参数 （1）漏极击穿电压BUD BUD是不使器件击穿的极限参数，它大于漏极电压额定值。BUD随结 温的升高而升高，这点正好与GTR和GTO相反。（2）漏极额定电压UDUD 是器件的标称额定值。（3）漏极电流ID和IDM
运放和mos恒流电路原理 本文档将介绍运放和MOS恒流电路的原理和应用。我们将从运放基础知识、MOS管基础知识、运放与MOS管结合、恒流电路原理、运放与MOS管在恒流电路中的应用、电路设计技巧、性能参数与优化以及实际应用与案例分析等方面进行详细阐述。 一、运放基础知识 运算放大器（简称运放）是一种电压放大倍数很高的模拟放大器，其电压放大倍数可以达到几千倍甚至几十万倍。运放具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，因此在电路中常常被用作电压放大器。 二、MOS管基础知识 MOS管即金属氧化物半导体场效应管，是一种电压控制型器件。其优点包括输入阻抗高、驱动能力强、功耗低等。根据导电沟道的类型，MOS管可以分为NMOS和PMOS两种。 三、运放与MOS管结合 运放和MOS管在电路中常常被结合使用，以实现特定的功能。例如，可以将运放用作电压跟随器或放大器，将MOS管用作开关或负载等。 四、恒流电路原理 恒流电路是一种能够输出恒定电流的电路，其输出电流不受电压或负载变化的影响。恒流电路通常由电阻、运放和MOS管等组成。其原理是通过负反馈调节电阻上的电压，从而控制MOS管的导通电阻，实现恒流输出。 五、运放与MOS管在恒流电路中的应用 在恒流电路中，运放可以作为比较器和放大器使用，将电流信号转换为电压信号，并通过负反馈调节电阻上的电压，实现恒流输出。而MOS管则作为开关或负载使用，根据需要调整电流的大小。 六、电路设计技巧 在恒流电路设计中，需要注意以下几点：首先，要选择合适的电阻和MOS 管型号，以实现所需的恒流精度和输出电流；其次，要设计合适的负反馈电路，
以减小输出电流的波动；最后，要考虑到温度和电源电压等环境因素的影响，进行相应的补偿和调整。 七、性能参数与优化 恒流电路的性能参数主要包括输出电流精度、稳定性、响应速度等。为了优化性能参数，可以采取以下措施：首先，选择高精度的电阻和MOS管；其次，通过合理的电路设计和调整负反馈系数来提高稳定性；最后，采用适当的驱动电路来提高响应速度。 八、实际应用与案例分析 恒流电路在实际应用中非常广泛，例如在LED照明、电机驱动、电源转换等领域都有广泛应用。下面举一个简单的案例来说明：在一个LED照明系统中，可以通过恒流电路来为LED提供稳定的电流，以保证LED的亮度和寿命。具体实现时，可以选择一个合适的运放和MOS管，并将它们与电阻等元件一起组成恒流电路。在实际应用中，还需要考虑电源电压、负载变化等因素对恒流电路性能的影响，并进行相应的调整和优化。
场效应管的基础知识 英文名称：MOSFET（简写：MOS） 中文名称：功率场效应晶体管（简称：场效应管） 场效应晶体管简称场效应管，它是由半导体材料构成的。 与普通双极型相比，场效应管具有很多特点。 场效应管是一种单极型半导体（内部只有一种载流子—多子） 分四类： N沟通增强型；P沟通增强型； N沟通耗尽型；P沟通耗尽型。 增强型MOS管的特性曲线 场效应管有四个电极，栅极G、漏极D、源极S和衬底B，通常字内部将衬底B与源极S相连。 这样，场效应管在外型上是一个三端电路元件场效管是一种 压控电流源器件，即流入的漏极电流ID栅源电压UGS控制。 1、转移特性曲线： 应注意： ①转移特性曲线反映控制电压VGS与电流ID之间的关系。 ②当VGS很小时，ID基本为零，管子截止；当VGS大于某一个电压VTN时ID随VGS的变化而变化，VTN称为开启电压，约为2V。 ③无论是在VGS 2、输出特性曲线：输出特性是在给顶VGS的条件下，ID与VDS之间的关系。可分三个区域。 ①夹断区：VGS ②可变电阻区：VGS>VTN且VDS值较小。VGS值越大，则曲线越陡，D、S极之间的等效电阻RDS值就越小。 ③恒流区：VGS>VTN且VDS值较大。这时ID只取于VGS，而与VDS无关。 3、MOS管开关条件和特点：管型状态，N-MOS，P-MOS特点 截止VTN，RDS非常大，相当与开关断开 导通VGS≥VTN，VGS≤VTN，RON很小，相当于开关闭合 4、MOS场效应管的主要参数 ①直流参数 a、开启电压VTN，当VGS>UTN时，增强型NMOS管通道。 b、输入电阻RGS，一般RGS值为109～1012Ω高值 ②极限参数 最大漏极电流IDSM击穿电压V(RB)GS，V(RB)DS 最大允许耗散功率PDSM 5、场效应的电极判别 用R×1K挡，将黑表笔接管子的一个电极，用红表笔分别接另外两个电极，如两次测得的结果阻值都很小，则黑表笔所接的电极就是栅极(G)，另外两极为源(S)、漏(D)极，而且是N型沟场效应管。 在测量过程中，如出现阻值相差太大，可改换电极再测量，直到出现两阻值都很大或都小为止。 如果是P沟道场效应管，则将表笔改为红表笔，重复上述方法测量。 6、结型场效应管的性能测量 将万用表拨在R×1K或R×10K挡上，测P型沟道时，将红表笔接源极或漏极，黑表笔接栅极，测出的电阻值应很大，交换表笔测时，阻值应该很小，表明管子是好的。
场效应管基础知识 一、场效应管的分类 按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。 二、场效应三极管的型号命名方法 第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。 三、场效应管的参数 1、I DSS —饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压U GS=0时的漏
源电流。 2、UP —夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。 3、UT —开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。 4、gM —跨导。是表示栅源电压U GS —对漏极电流I D的控制能力，即漏极电流I D变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数。 5、BUDS —漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。 6、PDSM —最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。 7、IDSM —最大漏源电流。是一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM 几种常用的场效应三极管的主要参数 四、场效应管的作用 2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。 3、场效应管可以用作可变电阻。
MOS管的基本知识（转载） 电路硬件设计2011-05-07 06:39:32 阅读141 评论1 字号：大中小订阅 现在的高清、液晶、等离子电视机中开关电源部分除了采用了PFC技术外，在元器件上的开关管均采用性能优异的MOS管取代过去的大功率晶体三极管，使整机的效率、可靠性、故障率均大幅的下降。由于MOS管和大功率晶体三极管在结构、特性有着本质上的区别，在应用上；驱动电路也比晶体三极管复杂，致使维修人员对电路、故障的分析倍感困难，此文即针对这一问题，把MOS管及其应用电路作简 单介绍，以满足维修人员需求。 一、什么是MOS管 MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应管中的绝缘栅型。因此，MOS管有时被称为绝缘栅场效应管。在一般电子电路 中，MOS管通常被用于放大电路或开关电路。 1、MOS管的构造； 在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（Si02）绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。这就构成了一个N 沟道（NPN型）增强型MOS管。显然它的栅极和其它电极间是绝缘的。图1-1所示A 、B分别是它的 结构图和代表符号。 同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道（PNP型）增强型MOS管。图1-2所示A 、B分别是P沟道MOS管道结构图和代表符号。 图1 -1-A 图1 -2-A 2、MOS管的工作原理：图1-3是N沟道MOS管工作原理图
MOS管的基本知识 现在的高清、液晶、等离子电视机中开关电源部分除了采用了PFC技术外，在元器件上的开关管均采用性能优异的MOS管取代过去的大功率晶体三极管，使整机的效率、可靠性、故障率均大幅的下降。由于MOS管和大功率晶体三极管在结构、特性有着本质上的区别，在应用上；驱动电路也比晶体三极管复杂，致使维修人员对电路、故障的分析倍感困难，此文即针对这一问题，把MOS管及其应用电路作简单介绍，以满足维修人员需求。 一、什么是MOS管 MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应管中的绝缘栅型。因此，MOS管有时被称为绝缘栅场效应管。在一般电子电路中，MOS管通常被用于放大电路或开关电路。 1、MOS管的构造； 在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（Si02）绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。这就构成了一个N沟道（NPN型）增强型MOS管。显然它的栅极和其它电极间是绝缘的。图1-1所示 A 、B分别是它的结构图和代表符号。 同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道（PNP 型）增强型MOS管。图1-2所示A 、B分别是P沟道MOS管道结构图和代表符号。 图1 -1-A 图1 -1-B 图1-2-A 图1-2-B
MOS管的基础知识 什么是场效应管呢？场效应管式是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。由于它是靠半导体中的多数载流子导电，又称单极性晶体管。它区别晶体管，晶体管是利用基极的小电流可以控制大的集电极电流。又称双极性晶体管。 一，MOS管的种类，符号。 1JFET结型场效应管----利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制来改变导电沟 道的宽度，从而控制漏极电流的大小。结型场效应管一般是耗尽型的。 耗尽型的特点： a,PN结反向电压，这个怎么理解，就是栅极G,到漏极D和源极s有个PN结，b,未加栅压的时候，器件已经导通。要施加一定的负压才能使器件关闭。 C,从原理上讲，漏极D和源极S不区分，即漏极也可作源极，源极也可以做漏极。漏源之间有导通电阻。 2IGFET绝缘栅极场效应管----利用栅源电压的大小来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 增强型效应管特点： A,栅极和源极电压为0时，漏极电流为0的管子是增强型的。 B,栅源电压，这个之间是个绝缘层，绝缘栅型一般用的是SIO 绝缘层。 2耗尽型绝缘栅场效应晶体管的性能特点是:当栅极电压U。=0时有一定的漏极电流。对于N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管，漏极加正电压，栅极电压从0
逐渐上升时漏极电流逐渐增大，栅极电压从0逐渐下降时漏极电流逐渐减小直至截止。对于P沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管，漏极加负电压，栅极电压从0逐渐下降时漏极电流逐渐增大，栅极电压从0逐渐上升时漏极电流逐渐减小直至截止。 1，按功率分类： A,小信号管，一般指的是耗尽型场效应管。主要用于信号电路的控制。 B,功率管，一般指的是增强型的场效应管，只要在电力开关电路，驱动电路等。 2，按结构分类：增强型，耗尽型 结型场效应管：N沟道结型场效应管 P沟道结型场效应管（一般是耗尽型） 绝缘栅型场效应管：N沟道增强型，P沟道增强型，N沟道耗尽型，P沟道耗尽型。 二,用数字万用表测量MOS管的方法 用数字万用表判断MOS的管脚定义。 1，判断结型场效应管的 栅极的判断， 我们以N沟道为例，大家知道，结型场效应管在VGS之间不施加反向电压的话，DS之间是导通的，（沟道是以N型半导体为导电沟道），有一定的阻值，所以我们用万用表欧姆档任意测量结型场效应管的两个端子，其中有一组两者之间的阻值基本上是一定的。这样大概就能基本上判断出结型场效应管的DS端。则另外的一个端就是G栅极。 如果DS之间的阻值误差大，不是很肯定的话，另外的一种方法是确定结型场效应管的栅极G,我们利用结型场效应管PN结。大家知道，结型场
MOS管( MOSFET)基础知识:结构,特性驱动电路及应用 MOS管( MOSFET)基础知识:结构,特性驱动电路及应用分析 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括M OS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。 1，MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于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管原理图上可以看到，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），这个二极管很重要。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通常是没有的。 2，MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 3，MOS开关管损失 不管是NMOS还是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做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。 MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，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，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
一直以来模拟电路就学的不好,好不容易把三极管了解完了,就一直没敢碰MOSFET 了,没想到两年后还是会遇到,不过有一句话倒是很不错,就是技术这个东西不能太深入,否则你会发现其实都很简单. (一)MOSFET 管的基本知识 MOSFET 是利用半导体表面的电场效应进行工作的,也称为表面场效应器件.它分为N 沟道和P 沟道两类,其中每一类又可分为增强型和耗尽型两种,所谓耗尽型就是当0GS V =时,存在导电沟道,0D I ≠,所谓增强型就是0GS V =时,没有导电沟道,即0D I =. 以上是N 沟道和P 沟道MOS 管的符号图, 其相关基本参数: (1) 开启电压V th ,指栅源之间所加的电压, (2) 饱和漏电流I DSS ,指的是在V GS =0的情况下,当V DS >|V th |时的漏极电流称为饱和漏电流I DSS (3) 最大漏源电压V DS (4) 最大栅源电压V GS
(5)直流输入电阻R GS 通常MOS管的漏极与源极与以互换,但有些产品出厂时已将源极与衬底连在一起,这时源极与漏极不能对调,使用时应该注意.下面以FDN336P的一些主要参数为例进行介绍: 上表指出其源极与漏极之间的电压差为20V,而且只能是S接正极,D 接负极, 栅极与源极之间的最大电压差为8V,可以反接. 源极最大电流为1.3A,由S->D流向,脉冲电流为10A 这是表示在0 V 时,V DS=-16V时的饱和漏电流, GS 上图表示其开启电压为1.5V,并指出了其DS间导通电阻值. (二)MOSFET做开关管的知识
一般来讲,三极管是电流驱动的,MOSFET是电压驱动的,因为我是用CPLD来驱动这个开关,所以选择了用MOSFET做,这样也可以节省系统功耗吧,在做开关管时有一个必须注意的事项就是输入和输入两端间的管压降问题,比如一个5V的电源,经过管子后可能变为了4.5V,这时候要考虑负载能不能接受了,我曾经遇到过这样的问题就是负载的最小工作电压就是5V了,经过管子后发现系统工作不起来,后来才想起来管子上占了一部分压降了,类似的问题还有在使用二极管的时候(尤其是做电压反接保护时)也要注意管子的压降问题 开关电路原则 a. BJT三极管Transistors只要发射极e 对电源短路就是电子开关用法 N管发射极E 对电源负极短路. (搭铁) 低边开关;b-e 正向电流饱和导通 P管发射极E 对电源正极短路. 高边开关;b-e 反向电流饱和导通 b. FET场效应管MOSFET只要源极S 对电源短路就是电子开关用法 N管源极S 对电源负极短路. (搭铁) 低边开关;栅-源正向电压导通 P管源极S 对电源正极短路. 高边开关;栅-源反向电压导通 总结: 低边开关用 NPN 管 高边开关用 PNP 管 三极管 b-e 必须有大于 C-E 饱和导通的电流 场效应管理论上栅-源有大于漏-源导通条件的电压就就OK 假如原来用NPN 三极管作ECU 氧传感器加热电源控制低边开关 则直接用N-Channel 场效应管代换;或看情况修改下拉或上拉电阻 基极--栅极 集电极--漏极 发射极--源极 上面是在一个论坛上摘抄的,语言通俗,很实用,
MOSFET场效应晶体管的基础知识介绍 MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）也叫金属氧化物半导体场效应晶体管，简称MOS管，是一种场效应管。MOSFET成为当前最广泛应用的半导体器件，广泛应用于各种电子设备中，包括电源、电脑、电视等。 MOSFET场效应晶体管的结构 MOSFET场效应晶体管基本上构成有源区(source)、漏区(drain)和栅区(gate)三部分。在N沟道MOSFET中，一个P型衬底(substrate)上，N型沉积形成源区和漏区，其间沉积绝缘材料（通常是氧化硅）形成栅极。通过改变栅极的电压来改变沟道中的载流子浓度，从而改变源漏间的电导。
MOSFET场效应晶体管工作原理 在N沟道MOSFET中，当栅极电压(Vgs)高于阈值电压(Vth)时，会在源和漏之间形成一个N型导电沟道。在这种情况下，沟道上的电子可以自由的由源极流向漏极，整个器件则由阻断状态变为导通状态。当源漏电压足够大时，即使增加栅压，也不再增加源漏电流，此时MOSFET处于饱和状态。 MOSFET场效应晶体管分类 按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式：MOS管又分耗尽型与增强型，所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类：N沟道消耗型、N沟道增强型、
P沟道消耗型、 P沟道增强型。 MOSFET场效应晶体管主要特性 ●高输入阻抗：MOS管栅电极和源漏区之间有绝缘层，只有微弱的 栅电流，所以MOSFET的输入阻抗很高，接近于无穷大。 ●低输出阻抗：由于MOSFET是电压控制器件，其源漏间电流可随输 入电压的改变而改变，所以其输出阻抗很小。 ●恒流性：MOSFET在饱和区工作时，即使源漏电压有所变化，其电 流也几乎不变，因此MOSFET具有很好的恒流性。 MOSFET的应用 ●开关电路：由于MOSFET具有开关速度快、功耗小、驱动电压低等 特性，因此在开关电路中有广泛应用，尤其在高频开关电源中使用。 ●模拟电路：例如在运算放大器中，MOSFET的高输入阻抗有利于提 高运放的输入阻抗。 数字电路：在具有高集成度的数字逻辑电路、微处理器、存储芯片等中，均广泛使用了MOSFET。 以上是对于MOSFET基本知识的一个初步介绍，MOSFET是一个深度而
mos管基本知识 MOS管，全称Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，是一种常用的场效应晶体管，常见于电子设备中的放大、开关和电源部分。 MOS管的结构与普通晶体管有所不同，它采用的是一层绝缘氧化 物层作为门绝缘，将基极和发射极之间的电场控制在氧化物层内部， 从而实现电压控制电流的目的。在一般情况下，MOS管可分为n型和p 型两种，其中nMOS管的流程控制电压为正值，而pMOS管的流程控制 电压为负值。 除了基本的nMOS和pMOS管之外，还存在CMOS（Complementary MOS）结构，即由nMOS和pMOS组成的互补型MOS管。CMOS结构的特点在于其能够实现极低的功耗和高速的芯片工作，因此在现代集成电路 中应用广泛。 MOS管的工作原理主要是利用了半导体材料的本征特性。由于半 导体中存在着导带和价带两个能带，其能隙宽度较小，当施加外加电 场时，会出现电子从价带向导带跃迁的现象，从而形成电流。而MOS 管中控制电流的则是控制通道中的电子浓度，也就是控制氧化物层下 方的场效应区域宽度。 MOS管在电子设备中应用广泛，由于其可控制的电流容易与其他 电路部件进行配合，可以实现复杂的电路和系统设计。同时，由于MOS 管具有高阻抗和低漏电流等特点，因此可以被用作集成电路中的输入 放大器、时钟驱动器、数字转换器等不同的电路部分。不过，MOS管也有一些限制，例如其需要一定的输入电压才能够启动，且在高温情况 下容易损坏。 总的来说，MOS管是一种非常基础的电子元件，在电子设计中发 挥着重要的作用。作为电子爱好者，我们需要掌握MOS管的基础知识，并结合实际应用场景进行深入的了解和学习。
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108W～109W）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 一、场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS 场效应管、VMOS功率模块等。 按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。 二、场效应晶体管的型号命名方法 现行场效应管有两种命名方法。 第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D 是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代
MOS管超大功率（50W）基础操作 说明 支持简单的逻辑运算、时间控制、定时控制、计数控制、条件跳转、运算设置等功能。 简易款PLC一体机，无需梯形图，硬性软件等复杂编程，编程模式多样，可任意选择，中文指令，彩屏显示，每条指令作用清晰易懂，只需要会接线，无基础也能入手进行现场编程，具有编程简单、使用容易的特点，大大降低了使用成本。同时也可以作为多路继电器模组使用，每路可独立或联动控制，实现比传统单路时间继电器更复杂且操作简单的功能。 一、一体机供电： （1）一体机采用直流开关电源供电，供电电压DC12V或DC24V电源均可。 特别注意：PLC上24V的24V与GND端口供电只给PLC本身使用。严禁短接，短接易烧坏线路。 （2）负载供电： PLC输出端为低点平有效，无源，需要另外供电，若PLC供电与输出端供电一致，可以共用一个开关电源，若电压不同，输出端需要单独使用不同的电压供电，必须用跟一体机输入端相同电压的中继或者放大板转接。
输出电压方式需要跟输入供电电压一致，输出最大可控制在50W 以内。 MOS管输出型（MT）：用直流电源供电，电源的负极接在PLC输出的COM端，负载负极线接在输出端的Y0-Yn，负极的正极线接在电源正极，其他组的输出端接法与此一致。 二、输入输出规格 1.输入端X：PNP、NPN两种信号兼容：输入端“IN”接负极时，为PNP输入型，高电平有效；输入端“IN”接正极时，为NPN输入型，低电平有效。可以接开关、按键、接近开关、继电器、传感器（三线为佳）等各种开关输入。 2.输出端Y：可以接各种开关量负载，电磁阀、接触器、继电器、LED 灯、气缸、油缸、电机等。MOS管输出型输出功率在直流24V50W以内，继电器输出型，可驱动电流在5A以内。 注：本款一体机支持所有的开关量功能，输入输出不能接模拟量信号（如温度、压力、PH值、变频器的无极调速等变化的量）；不能接编码器；不能控制脉冲输出，如步进电机、伺服电机。 三、性能参数
实验三-MOS管参数仿真及Spice学习 一、实验介绍 本次实验的主要内容是对MOS管参数进行仿真，并通过Spice软件进行电路模拟，掌握MOS管参数和Spice软件的使用方法。 本实验主要包括以下内容： 1.MOS管参数的基本概念和理论知识 2.PSpice软件的使用方法 3.MOS管参数的仿真实验 二、MOS管参数的基本概念和理论知识 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的半导体器件，广泛应用于数字电路、模拟电路和功率电子器件等领域。MOS管中最常用的参数有场效应迁移率，漏极电阻，漏极导纳，截止电压等。下面分别介绍这些参数的定义和作用。 1.1 场效应迁移率 场效应迁移率是描述MOS管输出特性的重要参数，通常用符号μ表示，单位为cm2/Vs，是指电子在沟道中移动的速度与电场强度之比。 MOS管的场效应迁移率与沟道电阻、沟道长度、衬底材料等因素有关，一般情况下，迁移率越高，MOS管的性能越好，但也需要考虑其他因素的影响。 1.2 漏极电阻 漏极电阻是指当MOS管工作在 saturation 区时，漏极电压变化时引起的漏极电流变化的比值，通常用符号rds表示，单位为欧姆。 MOS管的漏极电阻直接影响其输出电压的变化范围，漏极电阻越大，输出信号的电压变化范围就越小，反之亦然。 1.3 漏极导纳 漏极导纳是指MOS管漏极电阻的导纳值，通常用符号Gds表示，单位为S （西门子）。 MOS管的漏极导纳与漏极电阻成反比，漏极电阻越小，漏极导纳越大，输出信号的电压变化范围也就越大。
1.4 截止电压 截止电压是指当MOS管工作在截止区时，栅源电压达到的最大值，超过这个 值后MOS管就会进入饱和状态，通常用符号VGS(off)表示，单位为伏特。 MOS管的截止电压与其工作状态有关，在设计电路时需要合理选择MOS管的 截止电压，以确保电路的正常工作。 以上是MOS管常用的几个参数，这些参数的选择和设计对电路的性能和稳定 性都有很大的影响，需要仔细考虑。 三、PSpice软件的使用方法 PSpice是一款电路设计和模拟软件，可以通过PSpice进行电路仿真，分析电 路的性能和稳定性，帮助工程师完成电路设计和实现。下面介绍PSpice的基本使 用方法。 3.1 PSpice软件的安装 在电脑上安装PSpice软件需要先下载安装程序，并按照提示进行操作，一般 来说安装过程比较简单，不需要太多的技术知识。 3.2 PSpice软件的打开 在安装完成后，我们可以通过菜单栏或者桌面上的快捷方式打开PSpice软件，进入PSpice软件主界面。 3.3 PSpice电路仿真 在PSpice主界面的工具栏中，我们可以点击“New Simulation Profile”按钮，选 择需要仿真的电路模型和参数，并配置仿真参数，比如仿真时间、电源电压等。然后可以点击“Run”按钮进行仿真，查看仿真结果，分析电路性能和稳定性。 四、MOS管参数的仿真实验 为了更好地掌握MOS管参数的相关知识和Spice软件的使用方法，我们可以 进行一些MOS管参数的仿真实验，以检验自己的学习成果。 比如可以在PSpice软件中搭建一个MOS管电路模型，设置各种参数，并进行 仿真分析，也可以通过调整各种参数，比如沟道宽度、长度、衬底材料等，对比不同参数下的电路性能差异，并分析其原因。 五、 通过本次实验的学习，我们了解了MOS管参数的相关知识和Spice软件的基 本使用方法，掌握了电路仿真的基本步骤和技巧。在今后的学习和工作中，我们可
模拟cmos基础知识 一、概述 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种集成电路技术，它采用互补型金属氧化物半导体技术制造。CMOS电路具有低功耗、高可靠性、抗干扰能力强等特点，被广泛应用于数字电路和模拟电路中。 二、CMOS的基本结构 CMOS电路由P型MOS管和N型MOS管组成。P型MOS管由P 型半导体材料制成，通常称为PMOS；N型MOS管由N型半导体材料制成，通常称为NMOS。两种类型的MOS管互补存在于同一个芯片中，因此称为互补型。 三、PMOS管的工作原理 当PMOS的栅极接通正电压时，栅极与源极之间形成一个PN结，使得源极和漏极之间的导通被阻止。当栅极接通负电压时，则PN结消失，源极和漏极之间导通。 四、NMOS管的工作原理 当NMOS的栅极接通负电压时，栅极与源极之间形成一个PN结，使得源极和漏极之间导通。当栅极接通正电压时，则PN结消失，源极
和漏极之间的导通被阻止。 五、CMOS逻辑门电路 CMOS逻辑门电路由PMOS管和NMOS管组成。当输入信号为高电平时，PMOS管导通，NMOS管截止；当输入信号为低电平时，PMOS管截止，NMOS管导通。因此，CMOS逻辑门电路具有低功耗、高速度、高可靠性等优点。 六、CMOS与TTL的比较 TTL（Transistor-Transistor Logic）是另一种常用的数字逻辑门电路 技术。与CMOS相比，TTL具有功耗大、噪声干扰敏感等缺点。但是，在某些特定应用场合下，TTL仍然具有优势。 七、CMOS的应用 由于其低功耗、高可靠性等特点，CMOS被广泛应用于数字集成电路 和模拟集成电路中。例如微处理器、存储器、模数转换器等。 八、总结 本文介绍了CMOS基础知识，包括其基本结构、PMOS管和NMOS 管的工作原理、CMOS逻辑门电路、与TTL的比较以及应用领域等方面。了解这些知识可以帮助我们更好地理解和应用CMOS技术。