MOS管知识
MOS管基础知识
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)。
1.11.1.1MOS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。
mos管源极和漏极的电压
mos管源极和漏极的电压MOS管是一种常见的场效应管,广泛应用于电路设计领域。
在使用MOS管时,掌握其源极和漏极的电压是非常重要的,可以帮助我们更好地理解MOS管的工作原理和特性,实现更好的电路设计。
下面,我们就围绕“MOS管源极和漏极的电压”展开阐述。
第一步:初识MOS管首先,我们需要了解MOS管的基本结构。
MOS管由源极、漏极和栅极三个电极组成。
通过在栅极上施加电压,可以控制漏极和源极之间的电流流动。
MOS管有两种类型:n型和p型。
n型MOS管中,P型半导体作为基底,源极和漏极为N型半导体。
p型MOS管中,N型半导体作为基底,源极和漏极为P型半导体。
第二步:源漏结的导通当栅极上的电压大于某个临界值时,MOS管中源极和漏极之间的电流就会开始流动,这就是源漏结的导通。
栅极上的电压会调整MOS管中的沟道区域,进而控制源漏结的导通。
在导通状态下,源极和漏极之间就会有电压差,这个电压差就称为MOS管的“饱和电压”。
第三步:源漏结的截止如果栅极上的电压小于导通的临界值,MOS管就处于截止状态,源漏结之间就没有电流流动。
此时,源极和漏极之间的电压差就是MOS 管的“截止电压”。
在截止状态下,MOS管的阻值非常大,相当于一个开路状态,不会耗费电能。
第四步:“过渡区域”的探究在MOS管源极和漏极之间的电压不断变化的过程中,还有一个“过渡区域”,处于这个“过渡区域”的MOS管会有一定的电流流过。
这是由于MOS管渐变区中的晶粒逐渐递增,漏极电流也随之递减,直到最终达到源极和漏极之间的饱和电压。
第五步:对源漏结电压的有效控制对于MOS管的应用,一般需要对其源漏结的电压进行有效控制,实现对电路的调节和控制。
一种常见的方法是使用反向二极管,将其串联在源极和漏极之间。
这种反向二极管被称为“保护二极管”,可提供过压保护,避免源漏结的电压超过设定范围。
以上就是围绕“MOS管源极和漏极的电压”展开的知识点,涉及到MOS管的基本结构,导通状态和截止状态的电压,渐变区和源漏结电压的有效控制等方面。
mos管驱动功率
MOS管驱动功率1. 介绍MOS管(金属氧化物半导体场效应管)是一种常见的功率开关器件,常用于电源、电机和通信设备等领域。
MOS管的功率输出能力受到其驱动电路的限制,而驱动功率则是决定MOS管开关速度和效率的关键因素。
本文将详细讨论MOS管驱动功率的相关知识。
2. MOS管的工作原理MOS管由金属门极、氧化层和半导体基区构成。
当控制电压施加在金属门极上时,MOS管的导通状态由基区内的电荷控制决定。
MOS管在导通状态时,可以将较大的电源电流传递至负载电路,完成功率输出。
3. MOS管驱动电路的基本要求为了充分发挥MOS管的性能,驱动电路需要满足以下几个基本要求:3.1 高速驱动MOS管的关断和导通速度直接影响功率开关的效率和稳定性。
驱动电路应具备足够的驱动能力,以确保MOS管能够迅速从导通状态切换至关断状态,或者从关断状态切换至导通状态。
3.2 低功耗驱动电路应具备尽可能低的功耗,以减少对供电系统的负荷。
高效率的驱动电路能够在MOS管的导通和关断状态之间实现较小的能量损耗。
3.3 耐压能力MOS管可以在高电压下工作,而驱动电路需要提供足够的耐压能力以保证工作的稳定性。
合理的驱动电路设计要能够适应不同工作电压下的应用需求。
3.4 可靠性驱动电路需要具备较高的可靠性,以确保MOS管能够在长时间工作中保持稳定。
驱动电路应防止异常电压和电流对MOS管造成损坏,并提供适当的保护功能。
4. MOS管驱动电路设计MOS管驱动电路的设计需要考虑以上要求,并结合具体应用场景进行优化。
以下是常见的MOS管驱动电路设计方案:4.1 单极性驱动电路单极性驱动电路适用于低电压应用场景,通过一个晶体管实现对MOS管的驱动。
晶体管的控制信号使得MOS管从导通到关断的过程变得更加迅速。
4.2 双极性驱动电路双极性驱动电路适用于高电压应用场景,通过两个晶体管实现对MOS管的驱动。
两个晶体管的工作互补,可以提供更高的驱动能力和更快的开关速度。
mos管存储条件
mos管存储条件MO管,也就是金属氧化物半导体场效应管,是常用的一种集成电路元件。
对于MO管的存储条件,是广大电子工程师及爱好者在平时处理电子器件时不可忽视的重要问题。
如果不妥善存储,会严重影响其正常使用寿命。
下面,我们一起来详细了解一下MO管存储条件的相关知识。
一、环境温度环境温度是存储MO管时需要考虑的首要因素。
由于MO管的正常工作温度范围为-20℃~+125℃,所以,在存储时,应该避免将MO管存放在超过+125℃的高温环境中。
此外,太低的温度也不利于MO管的存储。
一般来说,电子元件存储温度应该控制在+5℃~+45℃。
二、湿度湿度是影响MO管正常使用寿命的另一个重要因素。
在存储MO管时,必须避免让其接触到高湿度环境。
如果湿度过高,会使MO管表面产生氧化层,影响其导电性能。
此外,MO管的引脚、开口及端子等部位也需要保持干燥,以免铁锈等物质影响其通电性能。
三、防静电防静电也是存储MO管时需要考虑的重要因素。
因为,MO管是一种非常敏感的电子器件,一旦被静电击中,就会引起氧化层失效,从而影响其使用寿命。
因此,在处理、安装及存储MO管时,应该做好防静电工作,使用防静电包装袋等物品来保护MO管。
四、光照光照也是影响MO管存储条件的一个重要因素。
如果MO管长时间暴露在阳光下或强光源下,会使其内部发生电成像效应,导致CMOS芯片内部受损,从而影响其正常使用。
因此,在存储MO管时,应该避免让其长时间暴露在强光源下,并且使用遮光包装材料、红色包装带等物品来保护MO管。
综上所述,MO管是一种非常敏感的电子器件,存储条件至关重要。
我们应该在存储时遵循以上环境要求,以保证MO管的正常使用寿命。
同时,在存储MO管时,应该避免长时间存放,一般控制在1年以内,并定期检查其存储状况。
只有这样,才能让MO管始终保持良好的电学性能,为我们的工作带来更好的保障。
场效应管知识点
场效应管工作原理场效应管工作原理MOS场效应管电源开关电路。
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 场效应管的工作原理。
MOS 场效应管也被称为MOS FET,既Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。
它一般有耗尽型和增强型两种。
本文使用的为增强型MOS 场效应管,其内部结构见图5。
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。
为解释MOS场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。
如图6所示,我们知道在二极管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二极管导通,其PN结有电流通过。
这是因为在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。
同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极)时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流通过,二极管截止。
对于场效应管(见图7),在栅极没有电压时,由前面分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处与截止状态(图7a)。
当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中(见图7b),从而形成电流,使源极和漏极之间导通。
了解MOS管,看这个就够了!
了解MOS管,看这个就够了!MOS管学名是场效应管,是⾦属-氧化物-半导体型场效应管,属于绝缘栅型。
本⽂就结构构造、特点、实⽤电路等⼏个⽅⾯⽤⼯程师的话简单描述。
其结构⽰意图:解释1:沟道上⾯图中,下边的p型中间⼀个窄长条就是沟道,使得左右两块P型极连在⼀起,因此mos管导通后是电阻特性,因此它的⼀个重要参数就是导通电阻,选⽤mos管必须清楚这个参数是否符合需求。
解释2:n型上图表⽰的是p型mos管,读者可以依据此图理解n型的,都是反过来即可。
因此,不难理解,n 型的如图在栅极加正压会导致导通,⽽p型的相反。
解释3:增强型相对于耗尽型,增强型是通过“加厚”导电沟道的厚度来导通,如图。
栅极电压越低,则p型源、漏极的正离⼦就越靠近中间,n衬底的负离⼦就越远离栅极,栅极电压达到⼀个值,叫阀值或坎压时,由p型游离出来的正离⼦连在⼀起,形成通道,就是图⽰效果。
因此,容易理解,栅极电压必须低到⼀定程度才能导通,电压越低,通道越厚,导通电阻越⼩。
由于电场的强度与距离平⽅成正⽐,因此,电场强到⼀定程度之后,电压下降引起的沟道加厚就不明显了,也是因为n 型负离⼦的“退让”是越来越难的。
耗尽型的是事先做出⼀个导通层,⽤栅极来加厚或者减薄来控制源漏的导通。
但这种管⼦⼀般不⽣产,在市⾯基本见不到。
所以,⼤家平时说mos管,就默认是增强型的。
解释4:左右对称图⽰左右是对称的,难免会有⼈问怎么区分源极和漏极呢?其实原理上,源极和漏极确实是对称的,是不区分的。
但在实际应⽤中,⼚家⼀般在源极和漏极之间连接⼀个⼆极管,起保护作⽤,正是这个⼆极管决定了源极和漏极,这样,封装也就固定了,便于实⽤。
我的⽼师年轻时⽤过不带⼆极管的mos管。
⾮常容易被静电击穿,平时要放在铁质罐⼦⾥,它的源极和漏极就是随便接。
解释5:⾦属氧化物膜图中有指⽰,这个膜是绝缘的,⽤来电⽓隔离,使得栅极只能形成电场,不能通过直流电,因此是⽤电压控制的。
在直流电⽓上,栅极和源漏极是断路。
场效应管基础知识资料
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。
4、场效应管可以方便地用作恒流源。
MOS管的构造及MOS管种类和结构
MOS管的构造及MOS管种类和结构随着社会的进步和发展,MOS管在电子行业的应用越来越广泛,萨科微电子SLKOR作为能够研发生产碳化硅SiC产品的“碳化硅专家”,必须来科普一下这方面的知识。
MOS即MOSFET的简写,全称是金属氧化物场效应晶体管。
就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。
MOS管的构造、原理、特性、符号规则和封装种类等,大致如下。
1、MOS管的构造:MOS管的构造是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。
它的栅极和其它电极间是绝缘的。
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1-1所示(a )、(b)分别是P沟道MOS管道结构图和代表符号。
2、MOS 管的工作原理:从图1-2-(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。
此时若在栅-源极间加上正向电压,图1-2-(b)所示,即VGS>0,则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场,由于氧化物层是绝缘的,栅极所加电压VGS无法形成电流,氧化物层的两边就形成了一个电容,VGS等效是对这个电容充电,并形成一个电场,随着。
场效应管的基础知识
场效应管的基础学问英文名称: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。
与一般双极型相比,场效应管具有许多特点。
场效应管是一种单极型半导体(内部只有一种载流子一多子)分四类:N沟通增加型;P沟通增加型;N沟通耗尽型;P沟通耗尽型。
增加型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掌握。
1、转移特性曲线:应留意:①转移特性曲线反映掌握电压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2V0③无论是在VGS2、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:VGS②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特别大,相当与开关断开导通VGS2VTN , 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,增加型NMOS管通道。
b、输入电阻RGS , 一般RGS值为109〜1012。
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PDSM5、场效应的电极判别用RxlK挡,将黑表笔接管子的一个电极,用红表笔分别接此外两个电极,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),此外两极为源(S)、漏(D)极,而且是N型沟场效应管。
MOS管的基本知识
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-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。
mos管做放大电路
mos管做放大电路以mos管做放大电路为标题,我们来探讨一下mos管放大电路的相关知识。
一、什么是mos管MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)是一种常见的半导体器件,它由金属-氧化物-半导体构成。
MOS管具有低功耗、高输入阻抗、大电流驱动能力等特点,被广泛应用于放大电路中。
二、mos管的工作原理mos管是一种三端器件,包括栅极(G)、漏极(D)和源极(S)。
栅极与源极之间的电压变化可以控制漏极-源极之间的电流。
mos 管的工作原理可以分为三个阶段:截止区、放大区和饱和区。
1. 截止区:当栅极-源极电压低于mos管的阈值电压时,mos管处于截止状态,漏极-源极之间的电流非常小,可以忽略不计。
2. 放大区:当栅极-源极电压高于阈值电压,但低于临界电压时,mos管处于放大区。
此时,漏极-源极之间的电流与栅极-源极电压呈线性关系,可以通过调整栅极-源极电压来控制mos管的放大倍数。
3. 饱和区:当栅极-源极电压高于临界电压时,mos管处于饱和区。
在饱和区,漏极-源极之间的电流基本保持不变,增加栅极-源极电压无法再进一步增大电流。
三、mos管的放大电路mos管在放大电路中常被用作信号放大器。
常见的mos管放大电路包括共源极放大电路、共漏极放大电路和共栅极放大电路。
1. 共源极放大电路:共源极放大电路是mos管放大电路中最常见的一种。
它的输入信号通过栅极与源极之间的电压变化来控制mos管的导通程度,从而实现信号的放大。
输出信号则通过漏极与源极之间的电压变化来表示。
2. 共漏极放大电路:共漏极放大电路的输入信号通过栅极与源极之间的电压变化来控制mos管的导通程度。
输出信号则通过漏极与地之间的电压变化来表示。
3. 共栅极放大电路:共栅极放大电路的输入信号通过源极与地之间的电流变化来控制mos管的导通程度。
输出信号则通过漏极与地之间的电流变化来表示。
MOS管知识最全收录技术参数详解!MOS管的种类及结构
MOS管知识最全收录技术参数详解!MOS管的种类及结构MOS管,即金属(Metal)—氧化物(Oxide)—半导体(Semiconductor)场效应晶体管,是一种应用场效应原理工作的半导体器件;和普通双极型晶体管相比,MOS管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等优势,在开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通信电源等高频电源领域得到了越来越普遍的应用。
MOS管的种类及结构MOS管是FET的一种(另一种为JFET结型场效应管),主要有两种结构形式:N沟道型和P沟道型;又根据场效应原理的不同,分为耗尽型(当栅压为零时有较大漏极电流)和增强型(当栅压为零,漏极电流也为零,必须再加一定的栅压之后才有漏极电流)两种。
因此,MOS管可以被制构成P沟道增强型、P沟道耗尽型、N沟道增强型、N沟道耗尽型4种类型产品。
图表1 MOS管的4种类型每一个MOS管都提供有三个电极:Gate栅极(表示为“G”)、Source源极(表示为“S”)、Drain漏极(表示为“D”)。
接线时,对于N沟道的电源输入为D,输出为S;P沟道的电源输入为S,输出为D;且增强型、耗尽型的接法基本一样。
图表2 MOS管内部结构图从结构图可发现,N沟道型场效应管的源极和漏极接在N型半导体上,而P沟道型场效应管的源极和漏极则接在P型半导体上。
场效应管输出电流由输入的电压(或称场电压)控制,其输入的电流极小或没有电流输入,使得该器件有很高的输入阻抗,这也是MOS管被称为场效应管的重要原因。
MOS管工作原理1N沟道增强型场效应管原理N沟道增强型MOS管在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(漏极D、源极S);在源极和漏极之间的SiO2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。
由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的,所以NMOS又被称为绝缘栅型场效应管。
MOS管的基本知识
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-B2、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。
场效应管(MOS管)知识介绍
场效应管(MOS管)知识介绍6.1场效应管英文缩写:FET(Field-effect transistor)6.2 场效应管分类:结型场效应管和绝缘栅型场效应管6.3 场效应管电路符号:结型场效应管S SN沟道 P沟道6.4场效应管的三个引脚分别表示为:G(栅极),D(漏极),S(源极)D D D DGG G G 绝缘栅型场效应管增强型 S 耗尽型N沟道 P沟道 N沟道 P沟道注:场效应管属于电压控制型元件,又利用多子导电故称单极型元件,且具有输入电阻高,噪声小,功耗低,无二次击穿现象等优点。
6.5场效应晶体管的优点:具有较高输入电阻高、输入电流低于零,几乎不要向信号源吸取电流,在在基极注入电流的大小,直接影响集电极电流的大小,利用输出电流控制输出电源的半导体。
6.6场效应管与晶体管的比较(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6.7 场效应管好坏与极性判别:将万用表的量程选择在RX1K档,用黑表笔接D极,红表笔接S极,用手同时触及一下G,D极,场效应管应呈瞬时导通状态,即表针摆向阻值较小的位置,再用手触及一下G,S极, 场效应管应无反应,即表针回零位置不动.此时应可判断出场效应管为好管.将万用表的量程选择在RX1K档,分别测量场效应管三个管脚之间的电阻阻值,若某脚与其他两脚之间的电阻值均为无穷大时,并且再交换表笔后仍为无穷大时,则此脚为G 极,其它两脚为S极和D极.然后再用万用表测量S极和D极之间的电阻值一次,交换表笔后再测量一次,其中阻值较小的一次,黑表笔接的是S极,红表笔接的是D极.。
MOS管知识介绍
带缓冲级的CMOS门 1、与非门
存在的缺点: (1) : 输出电阻 RO受输入状态影响 A 1, B 1则RO RON 2 RON 4 2 RON A 0, B 0则RO RON 1 // RON 3 A 0, B 1则RO RON 1 RON A 1, B 0则RO RON 3 RON ( 2)输出的高低电平受输入 端数目的影响 输入端越多, VOL 越高, VOH 也更高 (3)使T2、T4的VGS 达到开启电压时, 对应的 VI 值不同 1 RON 2
2.解决方法——输入端加上带缓冲级的CMOS门
பைடு நூலகம்
或非门 缓冲器 与非门
五、漏极开路的门电路(OD门)
1.可将输出并联使用,实 现线与 或用作电平转换、驱动 器 (VDD 可以不等于 VDD ) 2.使用时允许外接 RL , VDD
六. 双向模拟开关
七、三态输出门
EN 0时,Y A EN 1时,Y Z (高阻)
• 3. 使用注意事项: • (2)闲置输入端的处理 • A. 不用的输入端不允许悬空设置; • B. 对“与非门”电路,闲置输入端应接 电源或高电平;对“或门”、“或非门”, 闲置端应接“地”或低电平; • C. 闲置输入端不宜与使用输入端并联使用, 这样会增大输入电容使电路的工作速度下 降,但在“低速”工作状态,可以使用。
MOS管开关电路设计知识
MOS管开关电路设计知识学过模拟电路,竟然连MOS管的用法都不是很懂,真是"杯具"!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。
MOS管知识点
MOS管知识点MOS管工作原理:金属氧化物半导体场效应晶体管(简称mos管),它是利用绝缘栅极下的p型区与源漏之间的扩散电流和电场在垂直方向上的不同导电特性来工作。
1.作用(为配件提供稳定的电压):A.MOS工作在导通区或者截止区的时候可以当开关使用。
外加PWM信号可以用于调压,电机调速等方面。
B.几个MOS管搭配可以起到单向导通的作用(类似二极管单向导通),比二极管有优势的地方是压降小、功耗低,导通电流大。
低电压大电流的情况下优势更明显;C.工作在可变电阻区的时候可以当一个电阻使用,一般集成芯片中的电阻就是使用这种方式的电阻,优势是生产方便,体积小巧。
D.工作在可变电阻区还可以起到放大的作用,与三极管放大电路类似。
2.MOS管类型:超结MOSFET,高压平面MOSFET,中低压沟槽MOSFET,中低压SGT MOSFET,LGBT3.类型阐述:A、超结MOSFET(Super Junction MOSFET)产品介绍:采用先进的超结技术制造,具有极低的导通电阻和栅极电荷,显著降低导通和开关损耗,特别使用与高功率密度和高效率电力电子变换系统。
特点:更低的导通损耗,更低的开关损耗,更高的功率密度应用领域:车载充电机(OBC),服务器电源,通信电源,车载DC/DC,充电桩,充电器,适配器,TV电源,新能源,LED,PC等B、高压平面MOSFET(Planar MOSFET)产品介绍:Planar MOSFET为电压控制型多子器件,具有输入阻抗高,开关速度快,驱动功率小,安全工作区宽,温度稳定性好,特点:雪崩耐量高,抗冲击能力强,更好的EMI兼容性。
应用领域:适配器,充电器,TV电源,PC,LED等C、中低压沟槽MOSFET (Trench MOSFET)产品介绍:电压涵盖N/P 20V-100V。
针对不同应用领域对器件性能的需求特点采用不同的设计方案,使器件在各自应用场所新能最佳特点:抗冲击能力强,雪崩耐量高,更先进的终端设计提升了可靠性应用领域:DC-DC转换器,充电器及适配器,锂电保护,马达驱动,同步整流,负载开关D、中低压SGT MOSFET(SGT MOSFET)产品介绍:采用优化的沟槽屏蔽栅设计及工艺制造技术,产品在低Ronsp特性基础上能够兼顾高BV,且雪崩耐量高,同时产品各使用参数波动特别小。
mos管的小信号等效电路
mos管的小信号等效电路1. 引言嘿,朋友们,今天咱们来聊聊一个小家伙,听说过 MOS 管吗?这东西可真是电子圈里的明星,尤其是在放大器和开关电路里。
不过,想要把它的潜力完全发挥出来,我们得先认识它的小信号等效电路。
别担心,这听起来复杂,其实就像在聊天一样,轻轻松松,快来听我说说这背后的故事!2. MOS 管的基本知识2.1 什么是 MOS 管?首先,MOS 管,完整的名字叫金属氧化物半导体场效应晶体管。
听起来是不是挺高大上的?其实,它的工作原理就像我们日常生活中的水龙头,控制电流的开关。
只要给它一点“小水压”,它就能把电流流过,简直就是电流的“水管工”!在各种电子设备中,MOS 管就像个不知疲倦的勤奋小蜜蜂,无时无刻不在忙碌。
2.2 为啥要用小信号等效电路?好了,了解了 MOS 管的基本概念,我们再来看看小信号等效电路。
简单来说,当你想要分析 MOS 管在小信号条件下的表现时,就得把它当作一个“简单的模型”。
这就好比给它穿上一件休闲的T恤,让它在小范围内“轻松活动”,这样我们才能更清楚地看到它的本领。
这个小信号模型,可以帮我们算出增益、输入输出阻抗等重要参数,就像一场精彩的演出,没看清楚可就太亏了!3. 小信号等效电路的组成部分3.1 关键参数在 MOS 管的小信号等效电路中,有几个关键的参数必须了解。
首先是转导(gm),它就像这个小家伙的“推动力”,告诉我们在输入信号变化时,输出会有多大变化。
接下来是输出电阻(ro),这就像你穿的那双鞋子,能决定你在路上的“灵活性”。
当然,还有输入电容和输出电容,这些都是在玩转 MOS 管时的“必备装备”。
3.2 如何搭建等效电路?搭建小信号等效电路其实不难,首先你得把 MOS 管的工作状态设定好,一般是在它的饱和区。
然后就可以用几个电阻和电容把它“装扮”起来。
想象一下,就像你为朋友的生日派对准备气球和装饰品一样,把这些元件结合在一起,创建一个小巧的“电子派对”。
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• (4) 形成反型层的导电沟道后, uGS正值愈高,导
电沟道愈宽,即
改变uGS→ 改变沟道宽度→改变iD uGS↑↓→沟道宽度↑↓→iD↑↓
• 综述:当0<uGS<UT 时,漏、源极间沟道尚未
联通,iD≈0;当uGS≥UT时,随uGS变化 iD随之变 化。达到uGS 对iD 的控制,故称MOS管为电压控 制元件。
3.2 场效应管放大电路 • 一.放大电路的组成
• 组成: 以N 沟道增强型绝缘栅场效应管组成的
分压式偏压电路为例,电路如图3.8所示。
图3.8 分压式场效 应管放大电路
• 二.静态分析
根据图3G 2 RG1 RG2
U DD
I DQ
VS RS
VG
- UGS RS
UDS U DD IDQ ( RD RS )
图3.9 直流通路
• 三. 动态分析
由图3.9得其分压式场效应管放大电路的交流通 路和微变等效电路,如图3.10和图3.11
图图3.31.19 分放压大式电场路效的应
微管变放等大效电电路路
图3.10 放大电路 的交流通路
• 1. 放大电路的放大倍数
U i U gs
U o
Id
RD RL RD RL
Id RL gmU gs RL
Au
U o U i
gm RL
图3.11 放大电路的 微变等效电路
• 2. 放大电路的输入电阻和输出电阻
ri
U i Ii
图3.5 N沟道耗尽型 绝缘栅场效应管 (a)结构示意图 (b) 表示符号
• 2. 工作原理
• 1) 在uDS 为常数的条件下,当uGS =0 时,漏源极间
已导通, iD≠0 ;
• 2) 在uDS 为常数, uGS>0 时,沟道变宽,iD ↑; • 3) 在uDS 为常数, uGS<0 时,沟道变窄,iD↓; • 4) 当uGS 达到一定负值时,沟道被夹断, iD≈0 ;
JFET:利用外加电场来控制半导体内的电场效应。 通过改变PN结耗尽层的宽度,改变导电沟道的宽 窄来控制输出电流。
MOSFET:利用外加电场来控制半导体表面的电场 效应。通过改变感生沟道的宽窄来控制输出电流。
• 耗尽型与增强型的主要区别
耗尽型:场效应管没有外加栅极电压时,已存在导 电沟道。 增强型:场效应管在外加栅极电压超过一定时,才 有导电沟道。
3.1 绝缘栅型场效应管
• 一. N 沟道增强型绝缘场效应管 • 1. 基本结构
图3.1是N 沟道增强型绝缘栅场效应管的结构 示意图。
D
B G
图3.1 N沟道增强型绝缘栅场效应管
(a) 基本结构
(b)表示符号
S (b)
• 2. 工作原理
利用栅源电压uGS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 iD的大小。
• (2) 输出特性
• 表述:当栅源电压uGS
一定的情况下,漏极 电流 iD 与漏源电压uDS 之间的关系曲线,称 为输出特性。
• 表达式:
iD f (uDS ) uGS常数
输出特性曲线见图3.3(b)
Ⅰ区 Ⅱ区
Ⅲ区
(b) 输出特性
图3.3 (b) N沟道增强型 绝缘栅场效应管 的特性曲线
• 4. 主要参数
• 分析:主要讨论 uGS 对iD 的控制作用。
(1)当uGS = 0 时(见图3. 2a),不论所加电压uDS 的极性 如何,其中总有一个PN 结是反向偏置的,反向电 阻很高,则漏极电流iD≈0。
(2) 当栅源极之间加正向电压uGS (见图3.2b) ,
在 uGS的作用下,产生了垂直于衬底表面的电场, P 型硅中少数载流子(自由电子)被吸到表面层填 补空穴形成负离子的耗尽层。
MOS管截止, UGS值称为夹断电压。
• 3. 特性曲线 如图3.6所示
图3.6 N沟道耗尽型绝缘栅场效 应管的转移特性和输出特性
• 三. 场效应管的微变等效电路 • (1) 输入端:
由于场效应管是利用场效应原理工作的,不 向信号源取用电流,故输入端呈开路状态。
• (2) 输出端: 由伏安特性可知
MOS管知识
第三章 场效应管及其放大电路
• 内容: • 1.介绍场效应管的结构、工作原理、伏安特性
及主要参数。
• 2.介绍基本放大电路。 • 教学基本要求: • 1.了解场效应管的基本结构,熟练掌握场效应
管的伏安特性及主要参数。
• 2. 理解放大电路的工作原理,熟练掌握放大电
路的分析方法。
第三章 场效应管及其放大电路
id f (uGS, uDS )
输出特性
di D
gmduGS
1 r ds
duDS
id
g m ugs
1 r ds
uds
式 中 :rds
ΔuDS ΔiD
uds uGS 常 数
id
uGS 常 数
场效应管的微变等效电路见图3.4
(a) 低频模型
(b) 低频模型
(c) 高频模型 图3. 4 FET的微变等效电路及高频模型
• (3) 当栅极与源极之间加正向电压uGS≥UT时(见图
3.2c),被吸到表面层中的自由电子较多,填补空 穴后还有剩余,在表面层中形成一个N型层,通 常称为反型层;它就是沟通源区和漏区的N 型导 电沟道。形成导电沟道后,在漏极电源uDS的作 用下,将产生漏极电流 iD ,MOS 管即导通。场 效应管是利用场效应原理工作的。
RG
(RG1
// RG2)
ro
U o Io
U i 0 RD
RL
• 3.1 绝缘栅型场效应管 • 3.2 场效应管放大电路
概述
• 场效应管是一种利用电场效应来控制电流大小的 半导体器件。
• 一.场效应管的分类
场效应管 (FET)
绝缘栅型 (MOSFET)
结型 (JFET)
增强型
耗尽型 N 沟道 P 沟道
N 沟道 P 沟道 N 沟道 P 沟道
耗尽型
• MOSFET与JFET的主要区别
• (4)直流输入电阻RGS
表述: 在漏源之间短路的条件下,栅源之间加一定
电压时的栅源直流电阻,即为直流输入电阻RGS 。
• 二. N沟道耗尽型绝缘场效应管
• 1. 基本结构
图3.5是N 沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结 构示意图。制造时在二氧化硅绝缘层中渗入大 量的正离子,在它的作用下,即使uGS =0 时, 在两个N型区之间形成原始N型导电沟道。
• 表达式:
gm
ΔiD ΔuG S
id uDS 常 数
ugs
uDS 常 数
id gm ugs
• (3) 饱和漏极电流IDSS
表述:在一定的漏源电压uDS(通常为10V)作用下,
当uGS =0 时的漏极电流 ,称为饱和漏极电流IDSS 。
表达式: IDSS iD f (uDS ) uGS0
• 3. 特性曲线
• (1) 转移特性
• 表述:当漏源电压uDS 为
某一固定值时,栅源电
压uGS 和漏极电流 iD 之 间的关系曲线,称为转
移特性。也就是栅源电
压uGS 对漏极电流 iD 的 控制特性 。
• 表达式:
iD
f
(
uG
)
S uDS
常
数
(a)转移特性
图3.3(a) N沟道增强型 绝缘栅场效应管 的特性曲线
• (1) 开启电压UT
• 表述: 在一定的漏源电压UDS作用下,使管子
由截止变为导通的临界栅源电压uGS ,称为开启 电压UT 。
• 表达式:
U u T
G Smin uDS 常 数
• (2) 互导gm
(a)转移特性
• 表述: 在漏源电压uDS 为某一常数时,漏极电
流的微变量△iD 和引起这一变化的栅源电压 △uGS之比值,称为互导gm 。