具有超低导通电阻的P沟道功率MOSFET

MOSFET1.1 MOSFET概述MOSFET作为电子电路一种很重要的元器件，在主板的开关电源中也有广泛应用。

MOSFET与晶体三极管很类似，不过三极管是通过电流控制电流的器件，而MOSFET是通过电压控制。

金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管（field-effect transistor）。

MOSFET和三极管一样有三个极，但名称和三极管不一样，分别是：G(栅极)、S(源极)及D(漏极)。

1.2 MOSFET分类MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。

按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N 沟道增强型。

在主板电路中，常用MOSFET为NMOS管，用作开关电源和电源，在CPU，北桥，内存供电都有用到。

1.3 MOSFET内部结构及基本原理MOSFET内部结构如下图所示。

图 MOSFET内部结构MOSFET用作开关静态特性：MOS管作为开关元件，同样是工作在截止或导通两种状态。

由于MOS管是电决定其工作状态。

如下图为MOS管作为开压控制元件，所以主要由栅源电压uGS关的原理图示。

图 MOS管作为开关的导通和截止状态转移特性和输出特性曲线如下图所示：工作特性如下：u GS＜开启电压U T：MOS管工作在截止区，漏源电流i DS基本为0，输出电压u DS≈U DD，MOS管处于“断开”状态。

u GS＞开启电压U T：MOS管工作在导通区，漏源电流i DS=U DD/(R D+r DS)。

其中，r DS为MOS管导通时的漏源电阻。

输出电压U DS=U DD·r DS/(R D+r DS),如果r DS＜＜R D，则u DS≈0V，MOS管处于“导通”状态。

功率MOSFET场效应管的特点
功率MOS 场效应晶体管全称为金属-氧化物-半导体场效应晶体管(PowerMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，简称功率MOSFET，它是一种电压控制器件。

根据载流子的性质，MOSFET 可分为N 沟道和P 沟
道两种类型，图形符号如图所示。

根据导电结构，MOSFET 有垂直导电结构与
横向导电结构，而功率MOSFET 几乎都是由垂直导电结构组成的，这种晶体
管称为VMOSFET。

(a)N 沟道类型：(b)P 沟道类型
图功率MOSFET 的图形符号
VMOSFET 的主要特点：
(1)开关速度非常快。

VMOSFET 为多数载流子器件，不存在存贮效应，故开
关速度快，其一般低压器件开关时间为10ns 数量级，高压器件为100ns 数量级，适扩合于做高频功率开关。

(2)高输入阻抗和低电平驱动。

VM0S 器件输入阻抗通常10(7)Ω以上，
直流驱动电流为0.1μA 数量级，故只要逻辑幅值超过VM0S 的阈值电压
(3.5～4V)，则可由CM0S 和LSTTL 及标准TTL 等器件直接驱动，驱动电路简
单。

(3)安全工作区宽。

VM0S 器件无二次击穿，安全工作区由器件的峰值电流、
击穿电压的额定值和功率容量来决定，故工作安全，可靠性高。

(4)热稳定性高。

VMOS 器件的最小导通电压由导通电阻决定，其低压器件的
导通电阻很小，但且随着漏极-源极间电压的增大而增加，即漏极电流有负的温
度系数，使管耗随温度的变化得到一定的自补偿。

mosfet管的选型MOSFET管的选型MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的电子元件，广泛应用于各种电路中。

在选择MOSFET管时，我们需要考虑多个因素，以确保电路的性能和稳定性。

本文将介绍一些关键的选型要点和常见的MOSFET参数，帮助读者更好地进行选型决策。

我们需要了解MOSFET的基本工作原理和结构。

MOSFET由源极（S）、漏极（D）和栅极（G）组成。

通过在栅极施加电压，可以控制漏极和源极之间的电流。

MOSFET有两种类型：N沟道MOSFET（N-MOSFET）和P沟道MOSFET（P-MOSFET），其区别在于电荷载流子类型的不同。

在选型过程中，第一个要考虑的因素是MOSFET的工作电压（Vds）。

这是指MOSFET能够承受的最大漏极-源极电压。

选择合适的工作电压范围是至关重要的，以确保MOSFET在实际应用中不会受到过电压的损坏。

第二个要考虑的因素是MOSFET的最大漏极电流（Id）。

这是指MOSFET能够承受的最大漏极电流。

根据实际应用需求，我们需要选择合适的最大漏极电流，以确保MOSFET能够正常工作，并不会因为过大的电流而发生故障。

除了工作电压和最大漏极电流，还有一些其他重要的参数需要考虑。

其中之一是阈值电压（Vth），它是指在栅极和源极之间的电压，MOSFET开始导通的最低电压。

阈值电压的选择将直接影响MOSFET 的导通特性和工作状态。

我们还需要考虑MOSFET的导通电阻（Rds(on)）。

导通电阻是指当MOSFET导通时，漏极和源极之间的电压降。

较低的导通电阻将导致更高的效率和更小的功耗，因此在一些高性能应用中，选择具有较低导通电阻的MOSFET是非常重要的。

除了这些参数，还有一些其他因素也需要考虑，例如开关速度、温度特性、封装类型和价格等。

这些因素根据实际应用需求和预算来决定。

为了确保选型的准确性，我们可以参考厂商提供的数据手册和应用指南。

这些资料通常包含详细的参数表、性能曲线和应用电路，可以帮助我们更好地了解和评估不同型号的MOSFET。

MOS管的基本知识（转载）(来自百度壓力山大)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-A2、MOS管的工作原理：图1-3是N沟道MOS管工作原理图图1-3-A图1-3-B从图1-3-A可以看出，增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN 结。

当栅-源电压VGS=0时，即使加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道（没有电流流过），所以这时漏极电流ID=0。

常用mos管开关电路一、引言MOS管（MOSFET）是一种常用的电子器件，在电子电路中起着重要的作用。

它具有低导通电阻和高阻断电阻的特点，被广泛应用于各种开关电路中。

本文主要介绍常用的几种MOS管开关电路。

二、MOS管的基本工作原理MOS管是一种基于金属-氧化物-半导体结构的三电极器件，由栅极（G）、源极（S）和漏极（D）组成。

通过控制栅极与源极之间的电压，可以控制漏极和源极之间的导通情况。

当栅极与源极之间的电压小于阈值电压时，MOS管处于导通状态，电流可以流过；当栅极与源极之间的电压超过阈值电压时，MOS管处于截止状态，电流无法流过。

三、开关电路中的常用MOS管1. 单N沟道MOS管（NMOS）单N沟道MOS管是最为常见的一种MOS管。

在开关电路中，当栅极与源极之间的电压高于阈值电压时，漏极和源极之间转变为低导通电阻，实现导通；当栅极与源极之间的电压低于阈值电压时，漏极和源极之间的电阻增大，实现截止。

2. 单P沟道MOS管（PMOS）单P沟道MOS管与单N沟道MOS管相反，当栅极与源极之间电压低于阈值电压时，漏极和源极之间转变为低导通电阻，实现导通；当栅极与源极之间电压高于阈值电压时，实现截止。

3. N沟道与P沟道MOS管混合使用在一些特殊的开关电路中，可以通过N沟道和P沟道MOS管的混合使用实现更复杂的功能。

如N沟道MOS管和P沟道MOS管串联使用，可以实现更好的电压控制特性；N沟道MOS管和P沟道MOS管并联使用，可以实现更高的电流控制特性。

四、常见的MOS管开关电路应用1. 开关电源在开关电源中，常用MOS管作为开关元件，通过控制其导通和截止状态，实现整个电源的开关控制。

由于MOS管具有低导通电阻和高截止电阻，可以提高开关电源的效率和稳定性。

2. DC-DC变换器DC-DC变换器是一种常用的电源转换电路，广泛应用于各种电子设备中。

MOS管作为DC-DC变换器的主要开关元件，通过控制其导通和截止状态，实现电能的高效转换。

什么是功率MOSFET？我们都懂得如何利用二极管来实现开关，但是，我们只能对其进行开关操作，而不能逐渐控制信号流。

此外，二极管作为开关取决于信号流的方向；我们不能对其编程以通过或屏蔽一个信号。

对于诸如“流控制”或可编程开关之类的应用，我们需要一种三端器件和双极型三极管。

我们都听说过Bardeen & Brattain，是他们偶然之间发明了三极管，就像许多其它伟大的发现一样。

结构上，它由两个背靠背的结实现(这不是一笔大交易，早在Bardeen之前，我们可能就是采用相同的结构实现了共阴极)，但是，在功能上它是完全不同的器件，就像一个控制发射极电流流动的“龙头”—操作龙头的“手”就是基极电流。

双极型三极管因此就是电流受控的器件。

场效应三极管(FET)尽管结构上不同，但是，提供相同的“龙头”功能。

差异在于：FET是电压受控器件；你不需要基极电流，而是要用电压实施电流控制。

双极型三极管诞生于1947年，不久之后一对杰出的父子Shockley和Pearson就发明了(至少是概念)FET。

为了与较早出现的双极型“孪生兄弟”相区别，FET 的三个电极分别被称为漏极、栅极和源极，对应的三极管的三个电极分别是集电极、基极和发射极。

FET 有两个主要变种，它们针对不同类型的应用做了最优化。

JFET(结型FET)被用于小信号处理，而MOSFET(金属氧化物半导体FET)主要被用于线性或开关电源应用。

他们为什么要发明功率MOSFET？当把双极型三极管按照比例提高到功率应用的时候，它显露出一些恼人的局限性。

确实，你仍然可以在洗衣机、空调机和电冰箱中找到它们的踪影，但是，对我们这些能够忍受一定程度的家用电器低效能的一般消费者来说，这些应用都是低功率应用。

在一些UPS、电机控制或焊接机器人中仍然采用双极型三极管，但是，它们的用途实际上被限制到小于10KHz的应用，并且在整体效率成为关键参数的技术前沿应用中，它们正加速退出。