MOS管_课件.doc

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1、MOSFET管一、简介金属氧化物半导体场效应管（MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor），也称为绝缘栅型场效应管，是一种输入电压控制输出电流的半导体器件，相对于晶体三极管（输入电流控制输出电流），其输入阻抗高，输出阻抗小，器件自身消耗电能少，且能通过较大的电流。MOS管分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管，应用较多的是绝缘栅型。对于绝缘栅型MOS管也分为PMOS（应用类似PNP三极管）、NMOS（应用类似NPN三极管）、增强型、耗尽型。而实际应用的主要是增强型PMOS管和增强型NMOS管。MOS管的应用越来越广

2、泛，主要用在信号放大和作为电子开关（无机械触点，同时开关速度快）。具体应用有：电机驱动，电路开关，开关电源，逆变器等。图1.01、场效应管的分类图1.1图1.2漏极D（Drain）、源级S（Source）、栅极（Gage）、衬底B（Base），一般情况下场效应管的漏极和源级可以对调使用，但衬底与源级在生产时已经连接过的情形（B与S短接）下不可以对调极性。从应用的角度来讲，漏极相对于三极管的集电极，源级相当于三极管的发射极，栅极相当于三极管的基极。对于单个的大功率MOS管，生产时在内部已经集成了体二极管，一般用在电机驱动等场合，这个二极管能保护MOS管不被高压

3、损坏，当VDD高压时，二极管反向击穿，大电流从二极管流过，或者电机产生的过高的反向电动势也可以从二极管流过。图1.32、实际工作过程定义：开启电压（UT）（一般4V以上）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。N沟道增强型MOS管的基本特性：uGS＜UT，管子截止，uGS＞UT，管子导通。UGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压UDS作用下，漏极电流ID越大，这时管子工作在放大区，当UGS增大到某个值时，ID不在增大，导电沟道呈现饱和状态（此时当开关用）。3、双极型和场效应型三极管的比较二、主要参数1、直流参数（1）结型场效应管和耗尽型MOSFET的主要参数1)

4、饱和漏极电流IDSS(ID0)：IDSS指的是对应uGS=0时的漏极电流。2)夹断电压UGSoff：当栅源电压uGS=UGSoff时，iD=0。（2）增强型MOSFET的主要参数对增强型MOSFET来说，主要参数有开启电压UGSth，即当uGS>uGSth时，导电沟道才形成，iD≠0。（3）输入电阻RGS对结型场效应管，RGS在108~1012Ω之间。对MOS管，RGS在1010~1015Ω之间。通常认为RGS→∞。2、极限参数场效应管也有一定的运用极限，若超过这些极限值，管子就可能损坏。场效应管的极限参数如下：(1)栅源击穿电压U(BR)GSO。(2)漏源

5、击穿电压U(BR)DSO。(3)最大功耗PDM：PDM=ID·UDS3、交流参数（1）跨导gmMOS管里跨导的概念相当于三级管里面的放大倍数。跨导gm的定义为gm的大小可以反映栅源电压uGS对漏极电流iD的控制能力的强弱。gm可以从转移特性或输出特性中求得，也可以用公式计算出来。1）对JFET和耗尽型MOS管，电流方程为那么，对应工作点Q的gm为式中，IDQ为直流工作点电流。可见，工作点电流增大，跨导也将增大。2）而对增强型MOSFET，其电流方程为那么，对应工作点Q的gm为上式表明，增大场效应管的宽长比和工作电流，可以提高gm。(2)输出电阻rds输出电阻

6、rds定义为恒流区的rds可以用下式计算：4、附加参数（1）开启电压UTUT是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。（2）夹断电压UPUP是MOS耗尽型和结型FET的参数，当UGS=UP时,漏极电流为零。三、名词解释及应用说明1、增强型与耗尽型MOS管耗尽型MOS管与增强型MOS管基本相似,其区别仅在于栅－源极间电压Vgs=0时，耗尽型MOS管中的漏－源极间已有导电沟道产生，而增强性则没有导电沟道。2、高端驱动及低端驱动NMOS适合源级接地的低端驱动模式，而PMOS则适合源级接VCC的高端驱动。图2.1NMOS低端驱动图2.2

7、PMOS高端驱动由于NMOS容易制造、作为开关时导通电阻小且价格低廉，所以在高端驱动是，也会用到NMOS，此时栅极电压需要要比电源电压高（通过电荷泵等方式实现），控制电路稍微复杂。3、几种场效应管的特性曲线（1）输出特性曲线：ID=f(UDS)

8、UGS=const（2）转移特性曲线：ID=f(UGS)

9、UDS=const（3）开启电压UT（4）夹断电压UP图2.3曲线对比图2.4结型场效应管输出特性及转移特性曲线图2.5耗尽型场效应管输出特性及转移特性曲线图2.6增强型场效应管输出特性及转移特性曲线图2.7各种场效应管输出特性曲线对比图2.8各种场效应管转移

10、特性曲线对比四、MOS管的开关用法1、MOS管的三个