MOS管工作原理详细讲解..

合集下载

mos管符号及工作原理

mos管符号及工作原理

mos管符号及工作原理MOS(金属-氧化物-半导体)管是一种主要用于放大和开关电流的半导体器件。

它是现代集成电路中最常用的技术之一,具有很高的集成度和性能。

MOS管的符号是由两个垂直线段表示,上面有一个圆圈,类似于电容器的符号。

这个圆圈表示氧化物层。

下面的直线代表半导体材料,悬空地在两个金属电极上,这些金属电极被称为源极和漏极,在符号中以S和D 表示。

当电压施加在源极和漏极之间时,MOS管的特性会改变,从而导致电流的流动和控制。

要理解MOS管的工作原理,首先需要了解一些基本概念。

1.氧化层:MOS管中的氧化层是由氧化铝或氧化硅等材料形成的绝缘层。

它起到了绝缘、保护和隔离半导体材料的作用。

2.主导区域:主导区域是位于源极和漏极之间的半导体材料,通常是硅。

这个区域可以通过施加电压来控制电流的流动。

3.栅极:栅极是位于氧化层上方的金属电极,通常是铝或钨。

栅极的作用是控制主导区域中的电子流。

MOS管的工作原理如下:1.假设栅极与源极之间没有电压,主导区域中没有电流流动。

这是因为氧化层是绝缘物质,不允许电子流通过。

这种状态称为截止状态。

2.当向栅极施加正电压时,它与主导区域之间会形成一个电势差。

这个电势差会吸引主导区域中的自由电子向栅极靠近。

这样就在主导区域形成了一个负电荷层,称为沉积层。

受到栅极的控制,沉积层的深度和形状可以调整。

3.当栅极施加的电压增加到一些阈值(也称为“临界电压”)以上时,大量的电子会进入沉积层,并与源极之间的电子相遇。

这会导致沉积层中的电子和源极之间出现电流,称为漏极电流。

同时,主导区域的电荷密度减小,导致主导区域中的电子流减少。

4.当漏极电流不再随栅极电压的增加而继续增加时,称为饱和状态。

此时,栅极对主导区域中的电荷密度的控制已经达到最大限度。

通过控制栅极电压,可以在MOS管中实现放大电流和开关电流的功能。

这使得MOS管广泛应用于数字电路、放大器、开关电源等各种电子设备中。

总结起来,MOS管的工作原理是通过在栅极和源极之间施加电压,控制主导区域中电子流的流动。

MOS管工作原理详解

MOS管工作原理详解

MOS管工作原理详解MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)又称金属氧化物半导体场效应电晶体管,是一种主要的功率设备,广泛应用于电路中的功率放大、信号处理、开关和逆变等领域。

它具有低功耗、高速度和高可靠性等优点,并且能够在广泛的工作温度范围内工作。

MOSFET的工作原理可以分为四个阶段:恒压、导通、耗尽和饱和。

以下将详细解释每个阶段的工作原理。

1.恒压阶段:当MOS管没有电压施加在栅极和源极之间时,栅极和源极之间形成一个反向偏置结,称为反型结,此时MOSFET处于恒压状态。

在这个阶段,电势差的引导区内几乎没有电子或空穴的流动。

2.导通阶段:当一个正的栅极电压施加在栅极上时,栅极和源极之间的势垒被降低,使得在MOSFET的通道中形成一个导电路径。

当有一个正的电压施加在源极和漏极之间时,导电路径上的电流将开始流动。

在这个阶段,MOSFET处于导通状态。

3.耗尽阶段:当漏极电压增加到反型结的反向击穿电压时,即使栅极电压较高,电流也会被阻断。

此时,MOSFET处于耗尽状态,导电通道断开。

4.饱和阶段:当正的栅极电压施加在栅极上,并且相同电压施加在源极和漏极之间时,MOSFET处于饱和状态。

在这个阶段,导电通道处于最大导通状态,电流可以尽量流过。

MOSFET的工作原理依赖于其栅极和源极之间的电压和电流,控制栅极电压可以改变MOSFET的导电特性。

通过改变栅极电压的幅度和极性,可以控制MOSFET的导电通道的开闭,从而控制MOSFET的导通或阻断。

这种特性使MOSFET成为一种非常适合用作开关的器件。

此外,MOSFET还具有一些其他特点,例如低输入电流、高输入阻抗、低噪声和快速响应等。

这些特点使MOSFET在很多应用中得到广泛应用,包括功率放大器、开关电源、电机驱动器等。

总结起来,MOSFET的工作原理是通过控制栅极电压来改变导电通道的开闭状态,从而控制MOSFET的导通和阻断。

MOS管工作原理详细讲解

MOS管工作原理详细讲解

MOS管工作原理详细讲解MOS管,即金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是一种重要的电子器件,广泛应用于各种电路中。

其工作原理是利用金属-氧化物-半导体的结构来实现电流的控制和放大。

MOS管的结构包括:金属基片、氧化层和半导体层。

金属基片作为整个晶体管的主要载流子通道,氧化层用于隔离金属基片和半导体层,同时承受着场效应电路中的控制电压,半导体层作为控制电压的接收器。

MOS管的工作原理可以分为三个阶段:截止区、增强区和饱和区。

在截止区,当MOS管的栅电压低于阈值电压时,没有足够的电子进入沟道区域,电子通路被截断,无法形成导电通路,MOS管的电阻十分高,相当于一个断路,电流几乎为零。

当栅电压高于阈值电压时,MOS管进入增强区。

在这个区域,随着栅电压的增加,沟道中的自由电子越来越多,电子通路逐渐形成,电阻也开始降低。

当达到一定的栅电压时,电阻达到最小值,此时沟道已经完全形成,MOS管可导通大量电流。

随着栅电压的继续增加,MOS管进入饱和区。

在这个区域,增加栅电压不再能够显著改变沟道中自由电子的浓度,电流基本保持不变,此时MOS管的电阻达到最小值。

可以将饱和区看作是增强区的延伸,两者没有明显的分界线。

通过调节栅电压,可以实现对MOS管的控制。

当栅电压低于阈值电压时,MOS管截止,没有电流通过;当栅电压高于阈值电压时,沟道中的电子浓度与栅电压成正比,电流通过MOS管;当栅电压进一步增大,MOS管进入饱和区,电流几乎不再增加。

MOS管具有许多优点,如高输入电阻、低功耗、噪声小、电压增益高等,因此得到了广泛的应用。

在数字电路中,MOS管被用作开关,可以实现逻辑门的功能;在模拟电路中,MOS管可以作为电流放大器使用;同时,MOS管还可以用于制作存储器、微处理器、操作放大器等各种集成电路。

总之,MOS管的工作原理是通过控制栅电压来改变沟道中自由电子的浓度,从而实现电流的控制和放大。

通过调节栅电压,可以使MOS管处于截止、增强或饱和区,实现不同的电路功能。

MOS管电路工作原理及详解

MOS管电路工作原理及详解

MOS管电路工作原理及详解MOS管,全称金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),是一种重要的半导体器件,广泛应用于各种电路中,如放大、开关和逻辑电路等。

其工作原理和详解如下。

MOS管是一种固态电子器件,由金属栅、氧化物绝缘层和半导体管道构成。

工作时,栅极的电势可以控制管道中的电流流动。

当栅极电压Vgs为零,即不施加任何电压时,MOS管处于截止状态,不导电。

当施加正电压到栅极,即Vgs > 0时,形成一个正电场,吸引电子进入通道,导致N型沟道中电子增加,电荷密度增加,电流开始流动,MOS管进入导通状态。

而当施加负电压到栅极,即Vgs < 0时,形成一个负电场,把放在绝缘氧化物界面的电子吸引到栅极区域,减少沟道中电子数目,导致电流减小,MOS管进入截止状态。

因此,通过改变栅极电压,可以控制MOS管的导电特性。

MOS管有两种类型:P型MOS(PMOS)和N型MOS(NMOS)。

在PMOS 中,栅极为N型半导体,通道为P型半导体;而在NMOS中,栅极为P型半导体,通道为N型半导体。

两种类型的MOS管具有不同的导通方式。

对于PMOS,当栅极电压为负值(Vgs < 0),P型沟道会形成一个电子空穴击穿区域,通道中的电子将被拉入空穴区域,电流减小。

而当栅极电压为正值(Vgs > 0),击穿区域的电子将会被驱逐回通道,创造一个恢复的电子空穴区域,电流增加。

所以,PMOS管的导通与栅极电压是相反的。

对于NMOS,当栅极电压为负值(Vgs < 0),P型沟道中的电子将被排斥到源极区域,通道被堵塞,电流减小。

而当栅极电压为正值(Vgs > 0),电子将被吸引到沟道并形成导电路径,电流增加。

因此,NMOS的导通与栅极电压是一致的。

MOS管的导通特性由其工作区域决定,通常可分为三个区域:截止区、饱和区和线性区。

mos管的导通原理

mos管的导通原理

MOS管(MOSFET)是金属-氧化物-半导体场效应晶体管的缩写。

它是一种电子器件,用于控制电流流动的导通和截断。

MOS管的导通原理基于场效应。

它通过控制栅极电压来调节导电层(沟道)中的电荷浓度,进而控制电流的流动。

MOS管由四个主要部分组成:
1. 源极(Source):电流的进入端。

2. 漏极(Drain):电流的流出端。

3. 栅极(Gate):用于控制沟道中的电流的栅极电压。

4. 沟道(Channel):源极和漏极之间的导电区域。

MOS管的导通过程如下:
1. 堆积:当栅极电压高于阈值电压时,栅极和沟道之间的氧化层下方会形成一层带电的正离子区。

这些正离子吸引了电子,并在沟道中形成一个导通通道。

2. 增强:当正离子沉积在沟道上时,它们与直接从源极流向漏极的电子相互作用,形成导电通道。

在这个过程中,电子从源极通过导通通道到达漏极,形成电流的流动。

3. 控制:通过调节栅极电压,可以控制正离子沉积的数量和导通通道的宽度。

增加栅极电压会增加正离子沉积的数量,导通通道变宽,电流流动增加;减少栅极电压则会减小正离子沉积的数量,导通通道变窄,电流流动减少。

总之,MOS管的导通原理是通过控制栅极电压来调节栅极和沟道之间的电荷分布,从而形成一个导通通道,实现电流的控制和流动。

mos管放大原理

mos管放大原理

mos管放大原理MOS管(金属氧化物半导体场效应管)是一种重要的电子元器件,主要应用于放大、开关等电路中。

其放大原理是指当MOS管的栅极电压发生变化时,其漏源电流也会随之发生变化,从而实现电压信号到电流信号的转换。

下面我们将围绕MOS管放大原理进行详细介绍。

1. MOS管的结构与工作原理MOS管由金属栅极、绝缘层(氧化层)和半导体基底三部分组成。

当金属栅极上加上一定的电压时,由于栅电场的影响,半导体中的载流子(电子与正空穴)将被引入或挤出,形成一个导电通道,导通而形成一个低电阻通路,即MOS管的“开启”状态;当金属栅极上的电压消失时,这个导电通道消失,MOS管则为“关闭”状态。

这种结构及工作原理使MOS管具有分压、分流、转换电压为电流等特性。

2. MOS管的放大原理当MOS管处于“开启”状态时,栅源之间存在一个反接偏压,使得栅源之间有一个电容,称之为输入电容Ci。

当输入电压的变化导致MOS管的漏源电流变化时,漏源电流的变化所依据的输入信号等效地反映在了输入电容上,从而改变了输入电容的电荷量和电压,即改变了栅极电压。

因此,我们可以通过改变输入信号,来控制MOS管的漏源电流和栅极电压。

此外,输出电压也会受到栅源电容的影响,当输出电流通过MOS管漏极时,也会改变漏极与源极之间的电荷量和电压,即改变栅极电压。

因此,通过调节输入电压和输出电压,我们可以控制MOS管的漏源电流和输出电流,从而实现信号放大的功能。

3. MOS管的分类根据MOS管的工作原理和结构特点,可以将其分为N沟道MOS管(N-MOS)和P沟道MOS管(P-MOS)两大类。

N-MOS是将P型半导体作为基底,通过掺杂N型掺杂剂形成N型沟道和N+注入层,从而由N+、源沟道漏极三端控制其导通和截止;P-MOS则是将N型半导体作为基底,通过掺杂P型掺杂剂形成P型沟道和P+注入层,并由P+、源沟道漏极三端控制其导通和截止。

总之,MOS管通过提供一个导电通道,可以实现信号的放大、分压、分流等功能。

MOS管电路工作原理及详解

MOS管电路工作原理及详解

实物
最后,3PIN脚的MOS管: (1)SOT-23
3
D
G
S
1
2
PIN1为G极;PIN2为S极;PIN3为D极。
图纸习惯
但请大家特别注意:主板上标示的PIN1与PIN2脚与此刚好颠倒了。
主板图纸上也是如此。 而且,似乎作为一种错误的习惯被保持了下来。
另外一种3PIN脚的MOS管: (2)TO-252
回顾前面的例子,你找到它们的规律了吗?
小提示: MOS管中的寄生二极管方向是关键。
电路符号
小结:“MOS管用作开关时在电路中的连接方法”
NMOS管:
D极接输入; S极接输出。
PMOS管:
S极接输入; D极接输出。
输出端 S极
G极
N沟道
输入端 S极
G极
P沟道
D极 输入端
导通时
D极 输出端
导通时
电路符号
3
1
2
2
1
常见型号有: AOD425
实物
2 它是N沟道还是P沟道的呢?
先从简单的开始,拿最常见的3PIN脚MOS管(SOT-23)讲起。
将万用表调
到“二极体 档”。
电路符号
电路符号篇
电路符号
开始之前,一个小测试:
请回答: 哪个脚是S(源极)?
哪个脚是D(漏极)?
G(栅极)呢?
是P沟道还是N沟道MOS?
如果接入电路, D极和S极,哪一个该接 输入,哪个接输出? 你答对了吗?
电路符号 再来一个,试试看:
哪个脚是S(源极)?
哪个脚是D(漏极)?
G(栅极)呢?
是P沟道还是N沟道MOS? 依据是什么?
作用: 电压通断(开关)

详细讲解MOS管工作原理

详细讲解MOS管工作原理

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,属于场效应晶体管中的绝缘栅型。

因此,MOS管有时被称为场效应管。

在一般电子电路中,MOS管通常被用于放大电路或开关电路。

而在主板上的电源稳压电路中,MOSFET扮演的角色主要是判断电位,它在主板上常用“Q”加数字表示。

一、MOS管的作用是什么?目前主板或显卡上所采用的MOS管并不是太多,一般有10个左右,主要原因是大部分MOS管被整合到IC芯片中去了。

由于MOS管主要是为配件提供稳定的电压,所以它一般使用在CPU、AGP插槽和内存插槽附近。

其中在CPU 与AGP插槽附近各安排一组MOS管,而内存插槽则共用了一组MOS管,MOS 管一般是以两个组成一组的形式出现主板上的。

二、MOS管的性能参数有哪些?优质的MOS管能够承受的电流峰值更高。

一般情况下我们要判断主板上MOS管的质量高低,可以看它能承受的最大电流值。

影响MOS管质量高低的参数非常多,像极端电流、极端电压等。

但在MOS管上无法标注这么多参数,所以在MOS管表面一般只标注了产品的型号,我们可以根据该型号上网查找具体的性能参数。

还要说明的是,温度也是MOS管一个非常重要的性能参数。

主要包括环境温度、管壳温度、贮成温度等。

由于CPU频率的提高,MOS管需要承受的电流也随着增强,提供近百A的电流已经很常见了。

如此巨大的电流通过时产生的热量当然使MOS管“发烧”了。

为了MOS管的安全,高品质主板也开始为MOS 管加装散热片了。

电感与MOS管是如何合作的?通过上面的介绍,我们知道MOS管对于整个供电系统起着稳压的作用,但是MOS管不能单独使用,它必须和电感线圈、电容等共同组成的滤波稳压电路,才能发挥充分它的优势。

主板上的PWM(Plus Width Modulator,脉冲宽度调制器)芯片产生一个宽度可调的脉冲波形,这样可以使两只MOS管轮流导通。

MOS管工作原理详细讲解

MOS管工作原理详细讲解

MOS管工作原理详细讲解MOS管(Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是一种重要的电子器件,广泛应用于电子领域中。

它采用了金属-氧化物-半导体结构,具有高度的集成度、低功耗和快速开关速度等优点。

下面将详细讲解MOS管的工作原理。

MOS管的结构一般由P型或N型半导体基底、N型或P型沟道、金属栅极和绝缘层构成。

基底扮演着支撑的作用,而绝缘层则用于隔离栅极和沟道之间,通常是用氧化硅(SiO2)材料制备。

当栅极施加正电压时,栅极和沟道之间会形成一个电场。

根据栅极电压的不同,MOS管可以工作在三种模式下:截止区、线性区和饱和区。

1.截止区:在截止区,栅极电压低于沟道引起的阈值电压。

此时,沟道中的电子和空穴不能形成导电通道。

整个沟道的电阻非常大,电流基本上是不流动的。

MOS管处于截止状态,不导电。

2.线性区:当栅极电压高于阈值电压时,沟道中的电子和空穴被弯曲,形成了一个导电通道。

这个导电通道具有可变电阻,称为沟道电阻。

当在沟道两端施加一个电压时,电流会通过沟道流过。

此时,MOS管处于线性状态,电流与电压成正比。

3.饱和区:当栅极电压继续增加,逐渐超过了一定的阈值电压,并且沟道已经完全形成。

这时,栅极电场已经无法影响到沟道中的电子和空穴。

电流的增长不再与栅极电压相关。

MOS管处于饱和状态,电流基本上保持不变,称为饱和电流。

MOS管的控制是通过栅极电压来实现的。

当栅极电压变化时,会引起沟道的电压和电流的变化。

MOS管的沟道电流与栅极电压的平方成正比。

因此,可以通过改变栅极电压来控制电流的大小。

MOS管的开关速度非常快,因为它的结构中不包含PN接头和载流子的注入。

当栅极电压施加或者移除时,沟道不会存在大量的载流子重新注入或排出的时间延迟。

这种快速的开关速度使得MOS管在高频率应用中表现出色。

另外,MOS管还具有低功率消耗的特点。

mos管工作原理详细讲解

mos管工作原理详细讲解

mos管工作原理详细讲解金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的工作原理MOSFET是一种四端器件,由三个端子组成:源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。

它是一种单极型晶体管,这意味着它只使用一种类型的载流子(电子或空穴)。

工作原理MOSFET的工作原理基于在绝缘层(通常是二氧化硅)上形成的场效应。

当栅极电压施加到绝缘层时,它会在半导体基底中产生一个感应电荷。

这个感应电荷会吸引相反极性的载流子(少数载流子)进入半导体基底,形成一个导电通道。

这个通道连接源极和漏极,允许电流流过。

增强型MOSFET大多数MOSFET是增强型MOSFET,这意味着当栅极电压为零时,器件处于截止状态。

当栅极电压超过一定阈值时,导电通道开始形成,器件进入导通状态。

耗尽型MOSFET耗尽型MOSFET与增强型MOSFET相反。

当栅极电压为零时,导电通道已经存在,器件处于导通状态。

当栅极电压为负时,通道变窄,器件进入截止状态。

MOSFET的控制栅极电压决定了MOSFET的导通状态。

通过调节栅极电压,可以控制源极和漏极之间的电流。

这使得MOSFET成为电子电路中非常有用的开关和放大器件。

MOSFET的特性MOSFET具有以下特性:高输入阻抗:栅极与源极和漏极之间是绝缘的,因此输入阻抗非常高。

低输出阻抗:导通时,MOSFET的源极和漏极之间具有很低的电阻。

高增益:栅极电压对源极-漏极电流有很大的影响,因此MOSFET具有很高的增益。

快速的开关时间:MOSFET可以快速地开关,这使得它们适用于高频应用。

应用MOSFET在电子电路中广泛应用,包括:开关:控制电流或电压的流动。

放大器:放大微小的信号。

模拟电路:构建滤波器、振荡器和传感器。

数字电路:构建逻辑门和存储器。

功率电子:用于控制大功率应用中的电流和电压。

最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一

最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一

最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一最经典MOS管电路工作原理及详解第一章引言MOS管(金属氧化物半导体场效应管)是一种重要的主动元件,广泛应用于各种电路中。

本文将详细介绍MOS管的工作原理及其相关知识。

第二章 MOS管的基本结构MOS管由金属氧化物半导体(MOS)结构构成,主要由金属电极(Gate)、绝缘层(Oxide)和半导体材料(Semiconductor)组成。

其中,绝缘层通常采用氧化硅(SiO2)第三章 MOS管的工作原理1.导通状态当Gate电极施加正向偏置电压时,会在绝缘层下形成一个电荷压积区,使半导体材料导电区域(Channel)形成N型导电层。

此时,MOS管处于导通状态。

2.截止状态当Gate电极施加负向偏置电压时,电荷压积区减小,导电区域几乎消失,MOS管处于截止状态。

第四章 MOS管的基本参数1.阈值电压(Vth):________在Gate电极施加一定电压时,MOS管刚刚处于导通状态和截止状态之间的电压。

2.转导:________当MOS管导通时,Gate与Source电压之间的变化引起Drn电流的变化。

3.输出电阻:________反映MOS管输入和输出特性之间的关系。

输出电阻越小,MOS管的放大能力越强。

第五章常见MOS管电路1.CMOS电路:________由N型MOS管和P型MOS管组成的互补结构,广泛应用于数字电路中。

2.放大电路:________利用MOS管的放大特性,设计各种放大电路,如共源极放大电路、共漏极放大电路等。

3.开关电路:________利用MOS管的导通截止特性,设计开关电路,如开关电源、交流开关等。

第六章附件本文档涉及的附件包括MOS管的示意图、工作曲线图等,可在附件文件中查看详细内容。

第七章法律名词及注释1.MOS管:________金属氧化物半导体场效应管,是一种主动元件。

2.Gate:________MOS管的控制电极,用于控制MOS管的导通截止状态。

4种mos管工作原理

4种mos管工作原理

4种mos管工作原理MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种重要的场效应晶体管,具有许多广泛应用的优点,如功耗低、尺寸小、速度快以及工作稳定性好。

MOS管工作原理可以分为四种类型,包括增强型N沟道MOS管、增强型P沟道MOS管、耗尽型N沟道MOS管和耗尽型P沟道MOS管。

首先是增强型N沟道MOS管,又称为N-MOS管。

N-MOS管的基本结构由n 型衬底、p型沟道和n型源极与漏极组成。

当非常小的正电压被施加到栅极上时,在p型沟道中形成一个p-n结反向偏置,导致较低的电阻。

由于沟道是n型的,所以称为N-MOS管。

当栅极上的正电压高到足够的水平时,沟道中的正空穴被吸引到栅极中,导致沟道断开,从而切断了源极与漏极之间的电流。

其次是增强型P沟道MOS管,又称为P-MOS管。

P-MOS管的基本结构由p 型衬底、n型沟道和p型源极与漏极组成。

当非常小的负电压被施加到栅极上时,在n型沟道中形成一个p-n结反向偏置,导致较低的电阻。

由于沟道是p型的,所以称为P-MOS管。

当栅极上的负电压高到足够的水平时,沟道中的负电子被吸引到栅极中,导致沟道断开,从而切断了源极与漏极之间的电流。

第三是耗尽型N沟道MOS管,又称为N-JFET(Junction Field-Effect Transistor)。

N-JFET的基本结构由n型衬底、p型沟道和n型源极与漏极组成。

当零偏的电压施加到栅极上时,n型沟道中的电子会与p型沟道中的正空穴结合形成一个正负电荷屏障,阻止源极与漏极之间的电流。

当负电压施加到栅极上时,电流扩散到沟道中并通过源极和漏极流过,从而形成一个导电通道。

最后是耗尽型P沟道MOS管,又称为P-JFET。

P-JFET的基本结构由p型衬底、n型沟道和p型源极与漏极组成。

当零偏的电压施加到栅极上时,n型沟道中的电子会与p型沟道中的正空穴结合形成一个正负电荷屏障,阻止源极与漏极之间的电流。

MOS管电路工作原理及详解

MOS管电路工作原理及详解
常见的有: AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702, M AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO340 MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP。
PMOS管则和NMOS条件刚好相反。
电路符号
回顾前面的例子,你找到它们的规律了吗?
小提示: MOS管中的寄生二极管方向是关键。
电路符号
小结: “MOS管用作开关时在电路中的连接方法”
NMOS管: D极接输入; S极接输出。
PMOS管: S极接输入; D极接输出。
输出端
S极
G极
N沟道
D极
输入端
导通时
输入端
S极
G极
P沟道
D极
输出端
导通时
电路符号
在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类: 信号切换用MOS管: UG比US大3V---5V即可,实际上只
要导通即可,不必须饱和导通。 比如常见的: 2N7002,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FD
电压通断用MOS管: UG比US应大于10V以上,而且开通 时必须工作在饱和导通状态。
常用接法: D极接输入,UD=5V。 S极接输出。
截止条件: UG=US=0V。
导通条件: UG比US大10V以上, UG=US+10V=15V。 (导通时,US=5V)
电路符号
示例3:
PMOS管: AOD425
作用: 电压通断(开关)
+19V S极
常用接法: S极接输入,US=19V。 D极接输出。
电路符号
示例1: 19V
Adapter

mos管控制原理

mos管控制原理

mos管控制原理MOS管控制什么是MOS管MOS管是金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)的简称,是一种常见的半导体器件,广泛应用于电子电路中。

MOS管工作原理MOS管由金属源极、漏极和一个带有氧化物绝缘层的半导体材料构成。

其工作原理如下:1.导通状态:在MOS管中,当施加正电压到栅极时,栅极下方形成一个电场。

这个电场将吸引N型半导体中的自由电子,使其聚集在栅极下方,形成一个导电通道,从而使电流从源极流向漏极,MOS管处于导通状态。

2.截止状态:当栅极电压为零或负电压时,电场消失,导电通道消失,电流无法在源极和漏极之间流动,MOS管处于截止状态。

MOS管的控制MOS管的栅极电压是控制其工作状态的关键。

通过调节栅极电压,可以控制MOS管的导通和截止状态。

这一过程称为MOS管控制。

MOS管控制可以通过以下几个方面实现:1.栅极电压调节:通过调节栅极电压的大小,可以控制MOS管的导通和截止状态。

正电压使MOS管导通,负电压截止。

2.栅极电压偏置:在实际应用中,为了确保MOS管可靠工作,通常需要采用栅极电压偏置技术。

即在栅极与源极之间添加一个电阻,通过调节该电阻的阻值,可以调整栅极电压,从而实现对MOS管的控制。

3.栅极电压锁定:为了防止MOS管由于外界干扰导致栅极电压变化,可以采用栅极电压锁定技术。

通过加入电容和放电电阻等元件,可以将栅极电压锁定在一个稳定的值,有效提高MOS管控制的可靠性。

4.栅极电压保护: MOS管对过高或过低的栅极电压非常敏感,如果电压超出了MOS管所能承受的范围,会导致器件损坏。

因此,在实际应用中,通常需要采用保护电路,对栅极电压进行限制,以保护MOS管的安全工作。

总结MOS管是一种常见的半导体器件,其通过调节栅极电压,实现对工作状态的控制。

MOS管控制是在电子电路设计中非常重要的一环,掌握了MOS管的控制原理,能够更好地理解和设计电子电路。

4种mos管工作原理

4种mos管工作原理

4种mos管工作原理
1. 直接型MOS管工作原理:直接型MOS管包括P型和N型
沟道MOS管,其工作原理是通过调节栅极电压,控制沟道导
电性能。

当正向偏置栅极,栅极电场会吸引一定数量的少数载流子进入沟道层,形成导电通道,从而导致电流通过。

相反,当负向偏置栅极,则沟道层被抑制,几乎没有电流通过。

2. 加强型MOS管工作原理:加强型MOS管也包括P型和N
型沟道MOS管,其工作原理是通过调节栅极电压,控制沟道
导电性能。

与直接型MOS管不同的是,加强型MOS管在没
有栅极电压时,沟道层并不是完全阻塞,还是有一定的电流通过。

当正向偏置栅极,电场会进一步增强沟道层的导电性能,导致更多的电流通过。

负向偏置栅极会减弱导电性能,导致电流减少。

3. 压控型MOS管工作原理:压控型MOS管也是通过调节栅
极电压来控制导电性能。

与直接型和加强型MOS管不同的是,压控型MOS管是由增强型MOS管组成的级联结构。

其中,
栅极电压只需要控制单位栅极电压下的增益,而实际导通电流由多个MOS管的级联控制。

这种结构可以实现较高的电流增
益和阻止典型的负向电流。

4. 整流型MOS管工作原理:整流型MOS管是一种特殊的MOSFET,工作原理是通过栅极电压的变化来控制电流的方向。

当栅极电压为正值时,MOS管导通,允许电流通过。

当栅极
电压为零(关闭状态)或负值时,MOS管截断,禁止电流通
过。

整流型MOS管常用于开关电源和功率放大器等应用中,可以实现高效的电能转换功能。

MOS管工作原理详解

MOS管工作原理详解

MOS管工作原理详解MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)管也称为金属-氧化物-半导体管,是一种重要的电子器件,在现代集成电路中广泛应用。

它的工作原理是基于电场效应,通过控制栅极电压来控制导电性能。

下面将详细解释MOS管的工作原理。

在MOS管中,通过控制栅极电压来控制电流的通断。

当栅极电压为零时,氧化物层中的电场较弱,因此自由电子无法足够获得击穿氧化物层所需的能量,电流无法通过。

这种状态称为截止状态。

当栅极加正电压时,形成高电场区域,自由电子足够获得击穿氧化物层的能量,电流可以通过,这种状态称为开启状态。

栅极电压对MOS管的导电性能有很大影响。

当栅极电压较低时,电场较弱,电流很小,MOS管处于截止状态。

当栅极电压达到其中一阈值电压(Threshold Voltage)时,电流迅速增大,MOS管开始工作。

此时,栅极电压与体层电压之差称为栅源电压(Gate-Source Voltage),可以看做是控制信号。

通过改变栅源电压的大小,可以控制MOS管的导通与截止。

在MOS管中,还有一个重要的参数是漏极源极电压(Drain-Source Voltage),简称VDS。

当VDS较小,即漏极电压较小时,MOS管工作在线性区,此时输出电流与输入电压呈线性关系。

当VDS增大到一定值时,MOS管会发生击穿效应,出现势垒穿越现象,电流大幅度增加,此时MOS管工作在饱和区,输出电流与输入电压不再呈线性关系。

MOS管广泛应用于各种电子器件中,如反应堆、CMOS集成电路、逻辑门电路等。

它具有耗电低、噪声低、可靠性高、速度快等优点,适合于集成电路设计。

总之,MOS管的工作原理是基于电场效应,通过控制栅极电压来控制电流通断。

当栅极电压较低时,MOS管处于截止状态;当栅极电压较高时,MOS管处于开启状态。

MOS管在各种电子器件中发挥重要作用,已经成为现代电子技术的关键组成部分。

mos管整流工作原理

mos管整流工作原理

mos管整流工作原理MOS管(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常见的半导体器件,广泛应用于电子设备中。

它在电子领域中有许多用途,例如模拟信号放大、开关控制和逻辑功能。

本文将介绍MOS管整流工作的原理。

整流是将交流信号转换为直流信号的过程。

MOS管可以用作整流器,将交流信号的负半周或正半周波形转换成直流信号。

MOS管整流工作的原理可以通过以下步骤来解释:1. MOS管的结构:MOS管由三个主要部分组成:金属栅极、绝缘层和半导体源极和漏极。

绝缘层通常由氧化硅构成,可以隔离金属栅极和半导体层。

2. P型和N型MOS管:根据区域的N型或P型掺杂物的不同,MOS管分为两种基本类型:N型MOS(NMOS)和P型MOS(PMOS)。

在整流应用中,我们将以NMOS为例。

3. 开关特性:MOS管在导通和截止两个状态之间切换。

当栅极上施加一个适当的电压,使得栅极和源极之间建立了一个感应电势差,电子会从源极流向漏极,从而导通MOS管。

反之,当栅极没有施加电压或施加一个不足以建立感应电势差的电压时,MOS管截止,电流无法流过。

4. 半波整流:使用NMOS管进行半波整流时,输入信号作为源极和漏极之间的输入电压。

当输入信号的电压为负值时,MOS管截止,没有电流通过。

当输入信号的电压为正值时,MOS管导通,电流可以顺利通过。

通过这种方式,MOS管实现了滤除负半周期的操作,只允许正半周期的信号通过。

通过连接一个滤波电容器到负载电阻上,可以将正半周期信号变为平滑的直流信号。

总而言之,MOS管整流的工作原理基于其在导通和截止状态之间切换的特性。

通过将正半周期的信号通过而滤除负半周期的信号,MOS管可以将交流信号转换为直流信号。

这种原理使得MOS管在电子设备中的应用十分重要。

MOS管工作原理详细讲解

MOS管工作原理详细讲解

MOS管工作原理详细讲解
MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种常见的场
效应晶体管,其工作原理可以分为三个主要部份:栅极控制、沟道形成和电流传输。

1. 栅极控制:MOS管的栅极是通过栅极电压来控制沟道中的电流流动。

当栅
极电压为零时,沟道中没有电流流动,即处于截止状态。

当栅极电压增加到临界电压(阈值电压)以上时,栅极和沟道之间的氧化物层下形成一个正负电荷分布,这个电荷分布会在栅极电场的作用下改变沟道的导电性质。

栅极电压越高,沟道的导电性越好,电流流动越大。

2. 沟道形成:当栅极电压高于阈值电压时,沟道中会形成一个导电通道,这个
通道是由沟道区的材料(通常是n型或者p型半导体)构成的。

沟道的导电性质由栅极电压决定,当栅极电压高于阈值电压时,沟道的导电性会增强,而当栅极电压低于阈值电压时,沟道的导电性会减弱或者消失。

3. 电流传输:当沟道形成后,源极和漏极之间就可以传输电流了。

当漏极施加
一个较高的电压时,电子会从源极进入沟道并流向漏极,形成漏极电流。

这个电流的大小取决于沟道的导电性质和源漏电压之间的差异。

当源漏电压增加时,电流也会随之增加。

总结起来,MOS管的工作原理是通过栅极电压控制沟道的导电性质,从而控
制源漏之间的电流传输。

栅极电压高于阈值电压时,沟道形成并导电;栅极电压低于阈值电压时,沟道消失并截止电流。

这种栅极控制的特性使得MOS管在集成电
路中广泛应用。

MOS管原理_非常详细

MOS管原理_非常详细

MOS管原理_非常详细MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种非常重要的电子器件,它是现代集成电路中的关键元件之一、MOS管采用了金属-氧化物-半导体结构,利用半导体材料中的电子和空穴的输运特性来控制当前的流动。

下面我们将详细介绍MOS管的工作原理。

MOS管的基本结构由金属的栅极、氧化物层和半导体的沟道构成。

金属栅极被用于施加电场,从而控制沟道中的电荷输运。

沟道由n型或p型半导体构成,半导体的特性决定了MOS管的导电性。

氧化物层作为电介质层,将栅极与沟道隔离,防止电流直接流过。

在MOS管的工作过程中,我们可以分为两个主要阶段:堆积和耗尽状态。

在堆积状态下,当沟道是n型半导体时,金属栅极施加正电荷。

由于金属栅极上的正电荷,沟道中的电子会被排斥,这样就形成了p型的堆积层。

由于堆积层是由正荷电子组成的,所以堆积层呈现n型的导电性质。

在耗尽状态下,金属栅极施加负电荷。

由于金属栅极上的负电荷,沟道中的电子会被吸引,堆积层中的电子会被逐渐排斥,从而导致沟道中的电荷无法传输。

这样,沟道就形成了一个耗尽层。

在耗尽层下方的半导体中,由于缺少了导电的电子,所以出现了一个空穴层,这使得整个区域呈现p型的特性。

通过改变金属栅极施加的电场,我们可以控制沟道中电子和空穴的传输。

当沟道中的电荷处于堆积状态时,电流能够顺利通过MOS管。

而当沟道中的电荷处于耗尽状态时,电流将被阻断。

MOS管的工作原理还涉及一些参数,比如跨导(transconductance)、迁移率(mobility)和截止频率(cut-off frequency)。

跨导指的是栅极电压与漏极电流之间的关系,它决定了MOS管的放大能力。

迁移率是指电子或空穴在半导体中的迁移速率,它反映了MOS管的导电特性。

截止频率是指在高频情况下,MOS管的工作频率上限。

总结一下,MOS管是一种采用金属-氧化物-半导体结构的电子器件,它利用电场控制沟道中的电子和空穴的传输。

MOS管的工作原理及特性

MOS管的工作原理及特性

金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,
板级电路应用上,都十分广泛。

一、MOS管的工作原理
以增强型MOS管为例,我们先简单来看下MOS管的工作原理。

由上图结构我们可以看到MOS管类似三极管,也是背靠背的两个PN结!三极管的原理是在偏置的情况下注入电流到很薄的基区通过电子-空穴复合来控制CE 之间的导通,MOS管则利用电场来在栅极形成载流子沟道来沟通DS之间。

如上图,在开启电压不足时,N区和衬底P之间因为载流子的自然复合会形成一个中性的耗尽区。

给栅极提供正向电压后,P区的少子(电子)会在电场的作用下聚集到栅极氧化硅下,最后会形成一个以电子为多子的区域,叫反型层,称为反型因为是在P型衬底区形成了一个N型沟道区。

这样DS之间就导通了。

二、MOS管的特性
1、由于MOSFET是电压驱动器件(G极加电压控制电流),因此无直流电流流入栅极。

2、要开通MOSFET,必须对栅极施加高于额定栅极阈值电压Vth的电压。

3、处于稳态开启或关断状态时,MOSFET栅极驱动基本无功耗(但是请注意交叉点附近,就是电压下降与电流上升导致的功耗)。

4、通过驱动器输出看到的MOSFET栅源电容根据其内部状态而有所不同。

5、MOSFET通常被用作频率范围从几kHz到几百kHz的开关器件。

这点尤其需要注意。

三、结语
希望本文对大家能够有所帮助。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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。

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MOS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 MOSFETs。

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。

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。

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-DC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 BiCMOS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5MHz以上。

自举升压电路自举升压电路的原理图如图1所示。

所谓的自举升压原理就是,在输入端IN输入一个方波信号,利用电容Cboot将A点电压抬升至高于VDD的电平,这样就可以在B 端输出一个与输入信号反相,且高电平高于VDD的方波信号。

具体工作原理如下。

当VIN为高电平时,NMOS管N1导通,PMOS管P1截止,C点电位为低电平。

同时N2导通,P2的栅极电位为低电平,则P2导通。

这就使得此时A点电位约为VDD,电容Cboot两端电压UC≈VDD。

由于N3导通,P4截止,所以B点的电位为低电平。

这段时间称为预充电周期。

当VIN变为低电平时,NMOS管N1截止,PMOS管P1导通,C点电位为高电平,约为VDD。

同时N2、N3截止,P3导通。

这使得P2的栅极电位升高,P2截止。

此时A点电位等于C点电位加上电容Cboot两端电压,约为2VDD。

而且P4导通,因此B点输出高电平,且高于VDD。

这段时间称为自举升压周期。

实际上,B点电位与负载电容和电容Cboot的大小有关,可以根据设计需要调整。

具体关系将在介绍电路具体设计时详细讨论。

在图2中给出了输入端IN电位与A、B两点电位关系的示意图。

驱动电路结构图3中给出了驱动电路的电路图。

驱动电路采用Totem输出结构设计,上拉驱动管为NMOS管N4、晶体管Q1和PMOS管P5。

下拉驱动管为NMOS管N5。

图中CL为负载电容,Cpar为B点的寄生电容。

虚线框内的电路为自举升压电路。

本驱动电路的设计思想是,利用自举升压结构将上拉驱动管N4的栅极(B点)电位抬升,使得UB>VDD+VTH ,则NMOS管N4工作在线性区,使得VDSN4 大大减小,最终可以实现驱动输出高电平达到VDD。

相关文档
最新文档