电路设计中三极管和mos管做开关用时有什么区别
我们在做电路设计中三极管和mos管做开关用时候有什么区别工作性质：
1.三极管用电流控制，MOS管属于电压控制.
2、成本问题：三极管便宜，mos管贵。
3、功耗问题：三极管损耗大。
4、驱动能力：mos管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。
实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。
MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。
一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话考虑MOS管
实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和mos晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场），当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，当基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子（电子）才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn
结的正向导通电压（工程上一般认为0.7v）。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在，此时如果集电极-发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动（实际上都是电子的反方向运动），由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与此处的PN的空穴复合（靠近集电极），为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动，而空穴则为pn结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是晶体管的工作原理。三极管工作时，两个pn结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，如果这时三极管截至，pn结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要时间。而mos三极管工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
（2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
（3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。
（4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。
（5）场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。
（6）场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。
双极型晶体管
双极型晶体管又称三极管。电路表示符号： Ｂ Ｊ Ｔ 。根据功率的不同具有不同的外形结构。
（ａ ）小功率管 （ｂ ）小功率管 （ｃ ）中功率管 （ｄ ）大功率管
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双极型晶体管的几种常见外形
一. 基本结构
由两个掺杂浓度不同且背靠背排列的PN结组成， 根据排列方式的不同可分为NPN型和PNP型两种,每个 PN结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。
C NPN型 B
基极
集电极
集电极
C P N P E
2
N P N E 发射极
PNP型
B
基极 发射极
C B IB E
IC B IE IB
C
IC
E
IE
NPN型三极管
PNP型三极管
制成晶体管的材料可以为Si或Ge。
3
集电区： 面积较大
C N P N E
集电极
基区：较薄， 掺杂浓度低
基极
B
发射区：掺 杂浓度较高
4
发射极
C N P N E
集电极
集电结
Ｂ Ｊ Ｔ 是非线性元 件，其工作特性与其 工作模式有关： 当Ｅ Ｂ 结加正偏，Ｃ Ｂ 结 加反偏时， Ｂ Ｊ Ｔ 处于放 大模式；
基极
B
发射结 发射极
当Ｅ Ｂ 结和Ｃ Ｂ 结均加正偏时， Ｂ Ｊ Ｔ 处于饱和模式； 当Ｅ Ｂ 结加零偏或反偏、Ｃ Ｂ 结加反偏时， Ｂ Ｊ Ｔ 处于截止 模式。 Ｂ Ｊ Ｔ 主要用途是对变化的电流、电压信号进行放大， 饱和模式和截止模式主要用于数字电路中。
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功率场效应晶体管MOSFET 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率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。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS 器件为例进行讨论。 功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET 采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。 2.2功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1 反偏，漏源极之间无电流流过。 导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面 当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。 2.3功率MOSFET的基本特性
MOS管工作原理及芯片汇总 一：MOS管参数解释 MOS管介绍 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，一般都要考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等因素。 MOSFET管是FET的一种，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，一般主要应用的为增强型的NMOS管和增强型的PMOS管，所以通常提到的就是这两种。 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。 在MOS管内部，漏极和源极之间会寄生一个二极管。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，并且只在单个的MOS管中存在此二极管，在集成电路芯片内部通常是没有的。 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。 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)，只要栅极电压达到一定电压（如4V或10V, 其他电压，看手册）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。 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，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M OS管导通电阻一般在几毫欧，几十毫欧左右 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，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。 MOS管驱动 MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。但是，我们还需要速度。
功率场效应晶体管MOSFET 技术分类：电源技术模拟设计 | 2007-06-07 来源：全网电子 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率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。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET 器件的耐压和耐电流能力。
MOS场效应管 一、二极管三极管MOS器件基本原理 P-N结及其电流电压特性 晶体二极管为一个由p 型半导体和n 型半导体形成的p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流：。 当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0 。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管PN 结。正向偏置的EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流IC 。在共发射极晶体管电路中, 发射结在基极电路中正向偏置, 其电压降很小。绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。由于VBE 很小，所以基极电流约为IB= 5V/50 k Ω= 0.1mA 。如果晶体管的共发射极电流放大系数β= IC / IB =100, 集电极电流IC= β*IB=10mA。在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，实现了双极晶体管的电流放大作用。
1.场效应管和三极管输入电阻的差异？ 答：1.场效应管是单极、三极管是双极区别. 2.解决问题方面: 场效应管是电压控制电流源,控制电压和电流属于不同的支路,因而电压的求解一般不难,进而根据漏极电流表达式来求出电流值,然后进行模型分析,求出跨导和输出电阻. 而三极管要先建立模型,然后进行电路分析,求解过程特别是计算很复杂,容易出错; 总体而言,我觉得场效应管的分析要比三极管简单一些. 3.三极管和场效应管的比较可以归纳以下几点: 一、在三极管中,空穴和自由电子都参与导电,称为双极型器件,用BJT表示;而场效应管只有多子导电,称为单极型器件,用FET表示.由于多子浓度不受外界温度、光照、辐射的影响,在环境变化剧烈的条件下,选用FET比较合适. 这也就是我们通常所说的场效应管比较稳定的原因. 二、在放大状态工作时,三极管发射结正偏,有基极电流,为电流控制器件,相应的输入电阻较小,约103Ω;FET在放大状态工作时无栅极电流,为电压控制器件,输入电阻很大,JFET的输入电阻大于107Ω,MOS管的输入电阻大于109Ω. 三、场效应管的源极和漏极在结构上对称,可以互换使用(但应注意,有时厂家已将MOS管的源极与衬底在管内已经短接,使用时就不能互换).对耗尽型MOS 管的VGS可正、可负、可为零,使用时比较灵活.三极管的集电极和发射
极一般不能互换使用. 四、在低电压小电流状态下工作时,FET可作为压控可变线性电阻器和导通电阻很小的无触点电子开关. 五、MOS管工艺简单,功耗小,适合于大规模集成.三极管的增益高,非线性失真小,性能稳定.在分立元件电路和中、小规模集成电路中,三极管仍占优势. 六、三极管的转移特性(ic-vbe的关系)按指数规律变化,场效应管的转移特性按平方规律变化,因此场效应管的非线性失真比三极管的非线性失真大.七、场效应管的三种基本组态电路(共源、共漏和共栅)可以对照三极管的共发、共集和共基电路,由于场效应管的栅极无电流,所以输入电阻R'i≈∞.跨导gm 比三极管的小一个数量级,gm我们可以用转移特性求导得到 4.三极管可以说是电流控制电流源的器件,而电流是通过输入电阻的大小来体现的;但场效应管是电压控制电流源的器件 5.记住四种mos管的特性曲线的方法:只需记住n沟道的emos管的曲线,它的Vgs是大于0的,且曲线呈递增趋势．而p沟道的emos的Vgs是小于0的,且呈现递减趋势．dmos的Vgs既有大于0的部分,又有小于0的部分,按照n沟道递增,p沟道递减的曲线特征就可以将dmos的特性曲线记住了 6.1)场效应管是电压控制元件,而三级管是电流控制元件; 2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称为单极性器件,而三级管既有多子,
MOS管工作原理及其驱动电路 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导 体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的 栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS 型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。 结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单， 需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流 容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率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。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的 载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同， 但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂 直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件 的耐压和耐电流能力。
三极管和MOS管做开关用时的区别 ?我们在做电路设计中三极管和MOS管做开关用时候有什么区别工作性质： 1.三极管用电流控制，MOS管属于电压控制. 2、成本问题：三极管便宜，MOS管贵。 3、功耗问题：三极管损耗大。 4、驱动能力：MOS管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。 MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。 一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话考虑MOS管 实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和MOS晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场），当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，当基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子（电子）才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn结的正向导通电压（工程上一般认为0.7v）。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在，此时如果集电极-发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动（实际上都是电子的反方向运动），由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与此处的PN的空穴复合（靠近集电极），为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动，而空穴则为pn结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是晶体管的工作原理。三极管工作时，两个pn结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，如果这时三极管截至，pn结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要时间。而MOS三极管工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。 ?（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 （2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
详细讲解MOSFET管驱动电路 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。 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。 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。
由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路， 由NMOS组成的电路就是NMOS集成电路， 由PMOS管组成的电路就是PMOS集成电路， 由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路。 D漏极(c集电极) S源极(e发射极) G栅极(b基极) PMOS管单数低有效 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）。
NMOS管双数高有效 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。
场效应管与三极管的性能比较 1．场效应管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于 三极管的发射极e、基极b、集电极c，它们的作用相似。 2．场效应管是电压控制电流器件，由vGS控制iD，其放大系数gm一般较小，因此场效应管的放大能力较差；三极管是电流控制电流器件，由iB（或iE）控制iC。 3．场效应管栅极几乎不取电流；而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。因此场效应管的输入电阻比三极管的输入电阻高。 4．场效应管只有多子参与导电；三极管有多子和少子两种载流子参与导电，因少子浓度受温度、辐射等因素影响较大，所以场效应管比三极管的温度稳定性好、抗辐射能力强。在环境条件（温度等）变化很大的情况下应选用场效应管。 5．场效应管在源极未与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大；而三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大，b值将减小很多。 6．场效应管的噪声系数很小，在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中要选用场效应管。 7．场效应管和三极管均可组成各种放大电路和开关电路，但由于前者制造工艺简单，且具有耗电少，热稳定性好，工作电源电压范围宽等优点，因而被广泛用于大规模和超大规模集成电路中。
工作性质：三极管用电流控制，MOS管属于电压控制. 2、成本问题：三极管便宜，mos管贵。 3、功耗问题：三极管损耗大。 4、驱动能力：mos管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。 MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。 一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话考虑MOS管 实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和mos 晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场），当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，当基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子（电子）才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn结的正向导通电压（工程上一般认为0.7v）。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在，此时如果集电极-发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动（实际上都是电子的反方向运动），由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与此处的PN的空穴复合（靠近集电极），为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动，而空穴则为pn结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是晶体管的工作原理。三极管工作时，两个pn结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，如果这时三极管截至，pn结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要时间。而mos三极管工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。 （1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 （2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 （3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 （4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。 （5）场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。
MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类 绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离，因此而得名。又因栅极为金属铝，故又称为MOS管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多，可达1010Ω以上，还因为它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时温度简单，而广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。 与结型场效应管相同，MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种，因此MOS管的四种类型为：N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管，凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。 根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。 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。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0VGS(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。随着VGS的继续增加,ID
Kevin pen 1/1 MOS 管（MOSFET ）的压降 是指MOSFET 饱和导通的时候，VDS=I*RDS(on)的电压。VDS 表示场效应管的漏极和源极的电压，G 表示栅极，I 表示流过DS 的电流，RDS(on)表示导通电阻，一般为几百毫欧。 MOSFET 的管压降，一般指的是静态压降。只要知道导通阻抗和通过的电流的话用上面的公式就可以计算出来压降是多少了。 三极管管压降 三极管的管压降Uce 就是指集电极与发射极的电压。一般情况下，CE 极电压在0.3或者0.3V 以下时，三极管进入饱和区的工作状态，集电极电流不随着基集电流增加而增加了，也叫饱和电压。 正常三极管管压降为0.1-0.7V 。 由于管压降Uce 与集电极电流ic 具有非线性的函数关系，Uce 的大小随着Ice 的增大，在一定的范围内增大。 通过Ic 与Uce （饱和压降）的曲线图，就可以清晰的知道Uce 的大小了。 对比应用 通过初步计算，在流过相同的电流（小于100MA ）的情况下，场效应管的管压降要比三极管的管压降略低。一般小于0.1V 。随着电流增大，三极管管压降最大达到0.7V 左右。 下图为三极管的管压降示例图，一般在DATASHEET 中都有给出。 对于场效应管（MOSFET ），VDS 取决于电流和导通电阻RDS(on)。导通电阻一般变化不大，但是与VGS 有关，VGS 大导通程度也大，导通电阻就小。 如果RDS(on)=250M Ω，流过电流为100MA ，管压降VDS=0.025V 。图一为0.05V ，图二为0.03V 。 因此，可以看出，在实际开关应用中，如果要使被控的电压的压降尽量小，MOSFET 比三极管有略微的优势。
在P型衬底上，制作两个高掺杂浓度的N型区，形成源极（Source）和漏极（Drian）,另外一个是栅极（Gate）.当 Vi=Vgs
MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管 在实际项目中，我们基本都用增强型mos管，分为N沟道和P沟道两种。 我们常用的是NMOS，因为其导通电阻小，且容易制造。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。 1.导通特性 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。 2.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，而且开关频率越高，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。 3.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
N沟道增强型MOS管的工作原理 发布时间：2010.04.28 | 查看次数：484 N沟道增强型MOS管的工作原理 （1）vGS对iD及沟道的控制作用 ① vGS=0 的情况 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，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏——源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD≈0。 ② vGS>0 的情况 若vGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。 排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将 P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。 （2）导电沟道的形成： 当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏——源极之间仍无导电沟道出现。vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏——源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层。vGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。 开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压，用VT表示。 上面讨论的N沟道MOS管在vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。只有当vGS ≥VT时，才有沟道形成。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS 管。沟道形成以后，在漏——源极间加上正向电压vDS，就有漏极电流产生。 vDS对iD的影响 当vGS>VT且为一确定值时，漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。 漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD=vGS－vDS，因而这里沟道最薄。但当vDS较小(vDS随着vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当vDS增加到使VGD=vGS－vDS=VT(或vDS=vGS－VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断。再继续增大vDS，夹断点将向源极方向移动。由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区，故iD几乎不随vDS增大而增加，管子进入饱和区，iD几乎仅由vGS决定。 N沟道耗尽型MOS管的基本结构 （1）结构： N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。 （2）区别： 耗尽型MOS管在vGS=0时，漏——源极间已有导电沟道产生，而增强型MOS管要在vGS≥VT 时才出现导电沟道。 （3）原因：
习题3 客观检测题 一、填空题 2. 三极管的发射区 杂质 浓度很高，而基区很薄。 5. 处于放大状态的晶体管，集电极电流是 少数载流 子漂移运动形成的。 6. 工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12μA 增大到22μA 时，I C 从1mA 变为2mA ，那么它的β约为 100 。 8. 双极型三极管是指它部的 参与导电载流子 有两种。 9. 三极管工作在放大区时，它的发射结保持 正向 偏置，集电结保持 反向 偏置。 11. 为了使高阻信号源与低电阻负载能很好的配合，可以在信号源与低电阻负载间接入 共 集电极 组态的放大电路。 12. 题图3.0.1所示的图解，画出了某单管共射放大电路中晶体管的输出特性和直流、交流负载线。由此可以得出： （1）电源电压CC V = 6V ； （2）静态集电极电流CQ I = 1mA ；集电极电压CEQ U = 3V ； （3）集电极电阻C R = 3k Ω ；负载电阻L R = 3k Ω ； （4）晶体管的电流放大系数β= 50 ，进一步计算可得电压放大倍数v A = －50 ；（'bb r 取200Ω）； （5）放大电路最大不失真输出正弦电压有效值约为 1.06V ； （6）要使放大电路不失真，基极正弦电流的振幅度应小于 20μA 。 13. 稳定静态工作点的常用方法有 射极偏置电路 和 集电极－基极偏置电路 。 14. 有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A 和B ，对同一个具有阻的信号源电压进行放大。在负载开路的条件下，测得A 放大器的输出电压小，这说明A 的输入电阻 小 。 15. 三极管的交流等效输入电阻随 静态工作点 变化。 16. 共集电极放大电路的输入电阻很 大 ，输出电阻很 小 。 17. 放大电路必须加上合适的直流 偏置 才能正常工作。 题图3.0.1
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MOS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。 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管工作原理图上可以看到，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。 MOS管工作原理图电源开关电路详解 这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS的工作原理图。
它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS MOS管，其内部结构见mos管工作原理图。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。
问题提出： 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有左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有。这时候，我们选用标称gate电压的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MOS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MOS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。
三极管和MOS管的区别是什么 三极管和MOS管的区别是什么? 工作性质： 1.三极管用电流控制，MOS管属于电压控制。 2、成本问题：三极管便宜，MOS管贵。 3、功耗问题：三极管损耗大。 4、驱动能力：MOS管常用来电源开关，以及大电流地方开关电路。 实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。 MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。 一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话考虑MOS管 实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和MOS晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以 npn管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子(基区为空穴，发射区为电子)的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场(即内建电场)，当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，当基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子(电子)才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn结的正向导通电压(工程上一般认为0.7v)。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在，此时如果集电极-发射极加正电压，在电场作用下，发射区的电子往基区运动(实际上都是电子的反方向运动)，由于基区宽度很小，电子很容易越过基区到达集电区，并与此处的PN的空穴复合(靠近集电极)，为维持平衡，在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动，而空穴则为pn结处运动，此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极，这就是晶体管的工作原理。三极管工作时，两个pn结都会感应出电荷，当做开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，如果这时三极管截至，pn结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需要时间。而MOS三极管工作方式不同，没有这个恢复时间，因此可以用作高速开关管。 (1)场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管;而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 (2)场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
概念: 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 特点: 具有输入电阻高（100000000～1000000000Ω）、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. 作用: 场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器. 场效应管可以用作电子开关. 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.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源. 2.场效应管的分类: 1.场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类 按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种. 按导电方式: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 : 3.场效应管的主要参数 : Idss —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UGS=0时的漏源电流.
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. 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. gM —跨导.是表示栅源电压UGS —对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID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. BVDS —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BVDS. 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. 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 4.结型场效应管的管脚识别: 判定栅极G:将万用表拨至R×1k档,用万用表的负极任意接一电极,另一只表笔依次去接触其余的两个极,测其电阻.若两次测得的电阻值近似相等,则负表笔所接触的为栅极,另外两电极为漏极和源极.漏极和源极互换,若两次测出的电阻都很大,则为N沟道;若两次测得的阻值都很小,则为P沟道. 判定源极S、漏极D: