晶体三极管放大电路和MOS管工作原理

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三极管和MOS管控制原理

三极管和MOS管控制原理

1.概述三极管和MOS管都是很常用的电子元器件,两者都可以作为电子开关管使用,而且很多场合两者都是可以互换使用的。

三极管和MOS管作为开关管时,有很多相似之处,也有不同之处,那么在电路设计时,两者之间该如何选择呢?2.对比三极管有NPN型和PNP型,同理MOS管也有N沟道和P沟道的,三极管的三个引脚分别是基极B、集电极C和发射极E,而MOS管的三个引脚分别是栅极G、漏极D和源极S。

下文以NPN三极管和N沟道MOS管为例,下图为三极管和MOS管控制原理。

▲NPN三极管与N-MOS管当开关管原理(1)控制方式不同,三极管是电流型控制元器件,而MOS管是电压控制元器件,三极管导通所需的控制端的输入电压要求较低,一般0.4V~0.6V以上就可以实现三极管导通,只需改变基极限流电阻即可改变基极电流。

而MOS管为电压控制,导通所需电压一般4V~10V左右,且达到饱和时所需电压一般6V~10V左右。

在控制电压较低的场合一般使用三极管作为开关管,也可以先使用三极管作为缓冲控制MOS管,比如单片机、DSP、powerPC等处理器I/O 口电压较低,只有3.3V或2.5V,一般不会直接控制MOS管,电压较低MOS 管无法导通或内阻很大内耗大而达不到实际效果,这种情况下一般使用三极管控制。

(2)输入阻抗不同,三极管的输入阻抗小,MOS管的输入阻抗大;结电容不一样,三极管的结电容要比MOS管大,动作相应上MOS管要比三极管快一些;稳定性方面MOS管更优,三极管的少子参与导电,比较容易受到温度的影响,噪声较高,而MOS管是多子导电,噪声小,热稳定性好。

(3)MOS管内阻很小,大一点的几十mΩ,小的只有几mΩ,比如4mΩ、2mΩ等,而三极管的导通压降几乎不变,一般为0.3V~0.6V左右,所以一般在小电流场合比较喜欢使用MOS管,内阻小压降低,但是大电流场合一般使用三极管,比如几百A,或上千A甚至几千A的电流时,使用三极管其导通压降只有0.3V~0.6V左右,而使用MOS管即使内阻很小,但是电流很大,压降仍然很大,比如内阻2mΩ,电流1000A,那么压降高达2V,功耗很大,高达2000W,使用三极管功耗只有300W~600W左右,电流越大其差异越明显,所以在汽车、高铁等几千安培的大电流场合,都是采用三极管作为开关管的。

三极管和mos管的混合电路

三极管和mos管的混合电路

三极管和mos管的混合电路摘要:一、引言二、三极管的工作原理和特性三、MOS 管的工作原理和特性四、三极管和MOS 管的混合电路1.静态工作点2.动态响应特性3.电路设计实例五、混合电路的应用领域六、总结正文:一、引言随着半导体技术的发展,三极管和MOS 管已经成为电子电路中广泛使用的两种基本元件。

它们分别具有不同的特性和优势,在很多应用中需要将它们结合起来使用,以实现更高效、高性能的电路设计。

本文将探讨三极管和MOS 管的混合电路及其应用。

二、三极管的工作原理和特性三极管,又称为双极型晶体管(BJT),是一种具有放大和开关功能的半导体器件。

它主要由三个区域组成:n 型区(发射极)、p 型区(基极)和n 型区(集电极)。

当发射极施加正电压时,大量的电子被注入到基极,使得基极变得高度导电。

这些电子通过基极传输到集电极,从而实现电流的放大。

三极管具有很高的电流放大系数,可以实现信号放大、振荡、开关等功能。

三、MOS 管的工作原理和特性MOS 管,即金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管(FET),是一种依据栅极电压调整沟道电阻的半导体器件。

它主要由n 型或p 型半导体的基片、源极、漏极和栅极四部分组成。

当栅极施加正电压时,栅极与源极之间的绝缘层上会形成一个正向电场,使得源极与漏极之间的沟道电阻变小,从而使得电流增大。

MOS 管具有很高的输入阻抗、较低的噪声和较低的功耗,广泛应用于放大、开关、振荡等电路。

四、三极管和MOS 管的混合电路1.静态工作点在混合电路中,需要合理地选择三极管和MOS 管的静态工作点,以保证电路的稳定性和性能。

静态工作点的选择需要综合考虑两种元件的输入阻抗、输出阻抗、功耗等特性。

2.动态响应特性在动态过程中,三极管和MOS 管的混合电路需要快速响应信号变化,以满足高频率、高速应用的需求。

为了实现这一目标,可以采用共源放大器、共射放大器等结构,以降低电路的传输延迟和失真。

3.电路设计实例以音频放大器为例,可以采用三极管作为输出级,实现高电压放大;采用MOS 管作为输入级,实现低噪声、高输入阻抗的性能。

晶体管原理和MOS管原理

晶体管原理和MOS管原理

功率MOSFET(Power MOSFET)的基本知识自1976年开发出功率MOSFET以来,由于半导体工艺技术的发展,它的性能不断提高:如高压功率MOSFET其工作电压可达1000V;低导通电阻MOSFET其阻值仅lOmΩ;工作频率范围从直流到达数兆赫;保护措施越来越完善;并开发出各种贴片式功率MOSFET(如Siliconix最近开发的厚度为1.5mm“Little Foot系列)。

另外,价格也不断降低,使应用越来越广泛,不少地方取代双极型晶体管。

功率MOSFET主要用于计算机外设(软、硬驱动器、打印机、绘图机)、电源(AC/DC变换器、DC/DC变换器)、汽车电子、音响电路及仪器、仪表等领域。

本文将介绍功率MOSFET的结构、工作原理及基本工作电路。

什么是MOSFET“MOSFET”是英文MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor的缩写,译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。

它是由金属、氧化物(SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。

所谓功率MOSFET(Power MOSFET)是指它能输出较大的工作电流(几安到几十安),用于功率输出级的器件。

MOSFET的结构图1是典型平面N沟道增强型MOSFET的剖面图。

它用一块P型硅半导体材料作衬底(图la),在其面上扩散了两个N型区(图lb),再在上面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层(图lc),最后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔,用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极:G(栅极)、S(源极)及D(漏极),如图1d所示。

从图1中可以看出栅极G与漏极D及源极S是绝缘的,D与S之间有两个PN结。

一般情况下,衬底与源极在内部连接在一起。

图1是N沟道增强型MOSFET的基本结构图。

为了改善某些参数的特性,如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺,构成所谓VMOS、DMOS、TMOS 等结构。

三极管与mos管工作原理

三极管与mos管工作原理

三极管与mos管工作原理三极管与MOS管是现代电子器件中常见的两种晶体管。

它们在各自的工作原理下,实现了信号放大、开关控制等功能。

本文将分别介绍三极管与MOS管的工作原理,并对其异同点进行比较。

一、三极管的工作原理三极管是一种由三个掺杂不同材料的半导体层组成的晶体管。

它的结构包括一块P型半导体(基极)、一块N型半导体(发射极)和一块P型半导体(集电极)。

当三极管处于正常工作状态时,发射极与基极之间的结为PN结,基极与集电极之间的结为NP结。

在三极管的工作过程中,发射极接收到的控制信号将会影响到基极与发射极之间的电流。

当发射极接收到正向偏置的控制信号时,PN 结会被击穿,形成一个电流通路,使得集电极与发射极之间的电流得以流动。

这种状态被称为饱和区。

而当发射极接收到反向偏置的控制信号时,PN结不会被击穿,电流无法流动,此时三极管处于截止区。

三极管通过调节发射极与基极之间的电流来控制集电极与发射极之间的电流,从而实现信号放大的功能。

当输入信号的幅度增大时,三极管会放大信号,输出信号的幅度也随之增大。

然而,三极管也存在一些缺点,比如体积较大、功耗较高等。

二、MOS管的工作原理MOS管是一种由金属氧化物半导体(MOS)结构构成的晶体管。

它的结构包括一块P型或N型半导体(基极)、一层绝缘层和一块N型或P型半导体(源极和漏极)。

绝缘层通常由氧化硅制成。

MOS管的工作原理是通过调节栅极电压来控制漏极与源极之间的电流。

当栅极施加正向偏置时,栅极与基极之间会形成一个正向导通的电势差,使得漏极与源极之间的电流得以流动,此时MOS管处于导通状态。

而当栅极施加反向偏置时,栅极与基极之间会形成一个反向的电势差,电流无法流动,此时MOS管处于截止状态。

MOS管相较于三极管具有许多优点,比如体积小、功耗低、开关速度快等。

此外,MOS管还可以实现集成电路的制造,使得其在现代电子器件中得到广泛应用。

三、三极管与MOS管的比较三极管和MOS管在工作原理上有一些重要的区别。

三极管和mos面试知识点

三极管和mos面试知识点

三极管和mos面试知识点三极管和MOS是电子学中非常重要的两种器件,它们在电路设计和集成电路中起着至关重要的作用。

以下是关于三极管和MOS的面试知识点:1. 三极管的工作原理:三极管是一种半导体器件,由发射极、基极和集电极组成。

它的工作原理是通过控制基极电流来控制集电极电流。

当在基极-发射极之间施加正向偏置电压时,发射结和基结被正向偏置,电子注入基区,从而使得集电结被反向偏置,集电极电流被控制。

这种特性使得三极管可以作为放大器、开关等电路中使用。

2. MOS场效应晶体管的工作原理:MOSFET是一种主要由金属-氧化物-半导体构成的场效应晶体管。

它的工作原理是通过栅极电压控制通道中的电子或空穴浓度,从而控制漏极和源极之间的电流。

当栅极施加正向电压时,电子或空穴被吸引到通道中,形成导电通道,从而使得漏极和源极之间的电流增大。

MOSFET因其高输入阻抗和低功耗而被广泛应用于集成电路和数字电路中。

3. 三极管和MOS的区别:三极管和MOSFET虽然都是用于放大和开关的器件,但它们有一些重要的区别。

三极管是双极型器件,其控制极和输出极之间的电流由输入极控制,而MOSFET是场效应型器件,其控制极和输出极之间的电流由栅极电压控制。

此外,MOSFET的输入电阻比三极管高,功耗低,速度快,适合于集成电路的制造。

4. 应用领域:三极管在模拟电路中广泛应用,例如放大器、振荡器和开关等。

而MOSFET主要应用于数字集成电路、功率放大器、开关电源等领域。

以上是关于三极管和MOS的一些面试知识点,希望能够帮助你更好地理解这两种重要的电子器件。

三极管和mos管

三极管和mos管

三极管和mos管三极管和Metal-oxide-semiconductor(MOS)管是目前最常用的半导体器件,广泛应用于电子设计和电路设计。

本文将介绍三极管和MOS管的原理,构成,功能和应用等内容。

三极管是一种三端口电子器件,由源极、漏极和控制极构成。

它的工作原理是利用其内部电子来控制流经漏极的电流,从而控制输出电流。

三极管电路可以实现电流放大、截止、限幅、延迟、电源识别和时间控制等功能。

三极管电路在电子电路和控制系统中广泛应用,特别是在功率放大器中,它的优良的功率特性和良好的稳定性深受用户的欢迎。

MOS管是一种二极管装置,由三个主要部分:金属氧化物电界-硅制成的发射极、接地和源极组成。

它具有低电压、低功耗、高效率、抗电磁干扰等先进特性,大大减少了电路中的热量发生。

MOS管电路广泛应用于电子计算机、通讯、自动控制和测试等领域,它具有低功耗,可靠性高,可以实现简单的几乎所有电子电路功能,是当今电子设计的重要组成部分。

三极管和MOS管彼此有共同的特性,但也有一些重要的不同之处。

基本上,MOS管要求较低的功率,比三极管更加高效,但三极管的电流放大能力较强,可以有效地提高系统的效率。

此外,三极管的功率消耗也大于MOS管。

然而,MOS管因其较高的电容,也存在着延迟和泄漏电流这两个缺点,使得它在某些特定场合使用不太合适。

上述内容介绍了三极管和MOS管的基本原理,构成和功能,以及它们之间的异同。

它们在电子设计中共同扮演重要角色,能够实现电流放大、截止、限幅、延迟、电源识别和时间控制等功能,并得到了广泛的应用。

未来的研究将着重于提高该类器件的性能和可靠性,使其在更广泛的领域中得到应用。

三极管和mos管的混合电路

三极管和mos管的混合电路

三极管和MOS管的混合电路1. 引言混合电路是由三极管和MOS管组成的电路,它们是现代电子设备中常见的基础元件。

三极管和MOS管分别具有不同的特性和应用领域,通过混合它们可以充分发挥各自的优势,实现更复杂的电路功能。

本文将详细介绍三极管和MOS管的基本原理、特性和应用,并探讨它们在混合电路中的应用。

2. 三极管的基本原理和特性2.1 三极管的结构三极管是一种由三个掺杂不同类型半导体材料构成的器件,通常包括一个发射极(Emitter)、一个基极(Base)和一个集电极(Collector)。

根据不同的结构和工艺,三极管可以分为NPN型和PNP型两种。

2.2 三极管的工作原理三极管的工作原理基于PN结的正向偏置和反向截止的特性。

当基极-发射极间的电压为正向偏置时,发射极电流会被放大并从集电极流出,形成放大作用;当基极-发射极间的电压为反向偏置时,发射极电流被截止,形成截止作用。

2.3 三极管的特性•放大作用:三极管能够将输入信号的小变化放大成较大的输出变化,实现信号放大功能。

•饱和与截止:三极管的工作状态可以在饱和区和截止区之间切换,实现开关功能。

•高频特性:三极管具有良好的高频响应能力,适用于射频放大和调制等应用。

3. MOS管的基本原理和特性3.1 MOS管的结构MOS管是一种由金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)构成的器件,通常包括一个栅极(Gate)、一个漏极(Drain)和一个源极(Source)。

根据栅极和漏极/源极之间的电压关系,MOS管可以分为N沟道MOS(NMOS)和P沟道MOS (PMOS)两种。

3.2 MOS管的工作原理MOS管的工作原理基于栅极电压对沟道中载流子的控制作用。

当栅极电压变化时,沟道中的载流子浓度发生变化,从而影响漏极/源极之间的电流流动。

3.3 MOS管的特性•低功耗:MOS管在静态状态下消耗极少的功率,适用于低功耗电子设备。

三极管MOS管工作原理及详解

三极管MOS管工作原理及详解

三极管MOS管工作原理及详解三极管和MOS管是电子器件中非常重要的两种器件,它们在各种电子设备中起到重要的作用。

下面就来详细介绍一下三极管和MOS管的工作原理。

一、三极管工作原理及详解:三极管是一种用于放大和控制电流的电子器件,它由三个控制区域(发射极、基极和集电极)组成。

三极管的工作原理是基于PN结的特性。

1.1NPN三极管的工作原理:NPN三极管的结构是由一段P型半导体材料夹在两段N型半导体材料中形成的。

其中,N型半导体材料为发射极(Emitter),P型半导体材料为基极(Base),N型半导体材料为集电极(Collector)。

当三极管的基极与发射极之间加上正向电压时,基极-发射极之间的PN结就会被正向偏置,这时,PN结中的正电荷将会被电场吹向PN结的两端,导致PN结变窄。

当这个PN结窄到一定程度时,它会发生击穿,形成一个电荷云,进而形成电子-空穴对。

这种电子-空穴对将会形成一个电流,从发射极流经基极,最后到达集电极。

1.2PNP三极管的工作原理:PNP三极管的结构是由一段N型半导体材料夹在两段P型半导体材料中形成的。

其中,P型半导体材料为发射极,N型半导体材料为基极,P型半导体材料为集电极。

当三极管的基极与发射极之间加上反向电压时,基极-发射极之间的PN结就会被反向偏置,这时,PN结中的正电荷将会向基极方向靠拢,导致PN结变宽。

当这个PN结变宽到一定程度时,它会阻断整个电路,形成一个高电阻状态。

因此,PNP三极管的工作原理与NPN三极管的工作原理完全相反。

二、MOS管工作原理及详解:MOS管全称为金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor),它是一种基于金属氧化物半导体的结构设计的器件。

MOS管的结构包括源极(Source)、漏极(Drain)和栅极(Gate)。

栅极与源极之间通过一个绝缘层隔开,绝缘层上方覆盖一个金属层,作为栅极。

mos管的放大区和三极管的放大区

mos管的放大区和三极管的放大区

【导言】当今社会,电子科技发展迅速,各种电子元器件在日常生活和工业生产中扮演着重要角色。

在这些元器件中,MOS管和三极管是两种重要的半导体器件,它们在电子电路中扮演着放大信号、开关控制等重要作用。

本文将重点探讨MOS管和三极管的放大区,探讨它们在电子电路中的应用和工作原理。

【正文】一、MOS管的放大区MOS管是一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管,它包括栅极、漏极和源极。

在MOS管的工作中,当栅极施加一定电压时,形成电场,从而控制漏极和源极之间的电流。

在MOS管的放大区,主要是指由栅极控制的漏极-源极之间的电流放大功能。

1. MOS管的放大功能在MOS管中,当栅极施加一定电压时,形成电场,控制了漏极和源极之间的电流。

通过调节栅极电压,可以实现漏极-源极间电流的放大,从而实现MOS管作为放大器的功能。

2. MOS管的应用MOS管因其高输入阻抗、低功耗等特点,在集成电路中得到广泛应用,例如作为开关、放大器等功能模块的基本元器件。

3. MOS管的工作原理MOS管的工作原理主要由栅极电场控制漏极和源极间的电流,因此在放大区,栅极电压的大小将直接影响漏极-源极间电流的大小,实现了信号的放大。

二、三极管的放大区三极管是一种有源器件,它包括发射极、基极和集电极。

在三极管的工作中,基极电流的变化将导致发射极-集电极间电流的放大。

因此在三极管的放大区,主要是指由基极控制的发射极-集电极间电流的放大功能。

1. 三极管的放大功能在三极管中,当基极电流变化时,将导致发射极-集电极间的电流变化,通过适当的电路设计,可以实现这一变化的放大,从而实现三极管作为放大器的功能。

2. 三极管的应用三极管在电子电路中应用广泛,例如在放大、开关控制、稳压等功能中都有重要作用。

3. 三极管的工作原理三极管的工作原理主要由基极电流控制发射极-集电极间的电流放大,由于三极管是有源器件,所以它可以在电路中实现较大的功率放大。

三、MOS管和三极管的比较1. 工作原理比较MOS管的放大区是由栅极电场控制漏极-源极间的电流,而三极管的放大区是由基极电流控制发射极-集电极间的电流。

三极管放大电路 导通mos管

三极管放大电路 导通mos管

三极管放大电路导通mos管导通MOS管作为三极管放大电路的标题,我们将从以下几个方面来讨论这个话题:导通MOS管的基本原理、导通MOS管在放大电路中的应用以及导通MOS管的特点和优势。

一、导通MOS管的基本原理MOS管是一种金属氧化物半导体场效应管,其导通与截止的基本原理是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流通路。

当栅极与源极之间的电压高于某个阈值电压时,MOS管导通;当电压低于阈值电压时,MOS管截止。

因此,通过改变栅极电压,可以控制MOS管的导通状态。

二、导通MOS管在放大电路中的应用导通MOS管在放大电路中被广泛应用。

通过合理的电路设计,可以充分利用MOS管的特性来实现信号放大。

在单端放大电路中,导通MOS管用作信号源,并通过控制栅极电压来调节输出信号的幅度。

在差分放大电路中,导通MOS管通常用作差分对,通过控制栅极电压的差值来放大差分输入信号。

此外,导通MOS管还可以用于运算放大器、功率放大器等各种放大电路中。

三、导通MOS管的特点和优势导通MOS管相比于传统的三极管有一些独特的特点和优势。

首先,MOS管的输入阻抗较高,可以减少对输入信号的干扰,提高信号的纯度和稳定性。

其次,MOS管的输出电阻较低,可以输出较大的电流,从而提高了放大电路的输出功率。

此外,MOS管的工作电压范围较宽,具有较好的线性特性,在放大电路中可以实现较大的增益和较低的失真。

最后,MOS管的制造工艺相对简单,成本较低,可靠性较高,适用于大规模集成电路的生产。

导通MOS管作为三极管放大电路的关键元件,通过控制栅极电压来实现信号放大。

在实际应用中,导通MOS管具有输入阻抗高、输出电阻低、工作电压范围宽、线性特性好等优点,被广泛应用于各种放大电路中。

通过合理的电路设计和优化,可以充分发挥导通MOS管的特性,实现信号的高增益、低失真放大,提高电路性能和可靠性。

导通MOS管的不断发展和创新将进一步推动放大电路技术的进步和应用领域的拓展。

三极管驱动mos管的作用

三极管驱动mos管的作用

三极管驱动mos管的作用
三极管驱动MOS管在电路中起着至关重要的作用。

首先,让我
们了解一下MOS管和三极管的基本原理。

MOS管是一种金属氧化物
半导体场效应晶体管,它的栅极电压控制着源极和漏极之间的电流。

而三极管是一种双极型晶体管,它的集电极电流受到基极电流控制。

现在让我们来看看三极管驱动MOS管的作用。

首先,三极管可
以提供电流放大的功能,这意味着它可以将微弱的输入信号放大到
足以驱动MOS管的水平。

此外,三极管还可以提供电压放大的功能,这对于一些需要较高驱动电压的MOS管来说尤为重要。

另外,三极
管还可以提供电流的反向保护和过载保护功能,这有助于保护MOS
管不受损坏。

此外,三极管还可以在MOS管的开关过程中起到缓冲的作用,
减少开关时的尖峰电流和尖峰电压,从而保护电路中其他元件不受
损坏。

另外,三极管还可以控制MOS管的导通和截止,确保MOS管
在需要的时候能够迅速导通或者迅速截止。

总的来说,三极管驱动MOS管的作用是为了放大、控制和保护
MOS管,确保MOS管能够正常、稳定地工作。

在电路设计中,合理选择和配置三极管驱动MOS管可以提高整个电路的性能和稳定性。

npn晶体管与三极管 mos管

npn晶体管与三极管 mos管

npn晶体管与三极管 mos管NPN晶体管和三极管MOS管都是常见的电子器件,用于电流和功率的控制。

虽然它们的工作原理和应用有些不同,但它们都是用于放大和开关电路的重要组成部分。

1.NPN晶体管:NPN晶体管是一种双极性(双极)晶体管,由N型半导体材料(多数载流子为电子)和P型半导体材料(多数载流子为空穴)组成的三层结构。

它有三个电极,分别是基极(Base)、发射极(Emitter)和集电极(Collector)。

工作原理:当在基极-发射极间施加正向电压时,会形成一个电流流动的电路路径,称为正向活性模式。

在此模式下,少数载流子(空穴)从发射极注入基区,然后通过集电极流向输出电路。

NPN晶体管是一种电流控制器件,其中输入电流较小,相比输出电流要大得多。

因此,它常用于放大信号、开关电路和电压调节等应用中。

2.三极管MOS管:三极管MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种场效应管,由金属栅极(Gate)、氧化物绝缘层(Oxide)和半导体材料(Semiconductor)组成。

根据半导体材料类型(N型或P型),它可以分为NMOS和PMOS。

工作原理:在MOS管中,通过改变栅极与源极间的电压,可以控制通道中的电流流动。

栅极电压调整了电场,从而控制了通道的导电性。

当栅极电压高于阈值电压时,MOS管处于导通状态;当栅极电压低于阈值电压时,MOS管处于截止状态。

MOS管具有输入电阻高、功耗低、开关速度快等特点,因此广泛用于数字电路、模拟电路和功率电子应用中。

总结:NPN晶体管和三极管MOS管都是用于电流和功率控制的重要器件。

NPN晶体管使用电流控制模式,适用于放大信号和开关电路。

而三极管MOS管则是一种电压控制器件,适用于数字电路、模拟电路和功率应用。

其具体选择需要根据电路设计和应用需求来决定。

三极管控制mos管电路

三极管控制mos管电路

三极管控制MOS管电路引言三极管和MOS管是电子工程领域常见的两种晶体管。

它们在电路中起到重要的作用,可以用于信号放大、开关控制等应用。

本文将详细介绍三极管控制MOS管电路的原理、应用和设计方法。

三极管和MOS管简介三极管三极管,又称为双极型晶体管,是一种由三个掺杂不同的半导体材料构成的器件。

它的主要结构包括基区、发射区和集电区。

三极管的工作原理是利用输入信号的小变化来控制输出信号的大变化。

MOS管MOS管,全称金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),是一种利用电场控制电流的器件。

它的主要结构包括栅极、漏极和源极。

MOS管的工作原理是通过改变栅极电压来控制漏极和源极之间的电流流动。

三极管控制MOS管电路的原理三极管控制MOS管电路是一种常用的电路拓扑结构,它利用三极管的放大特性来控制MOS管的开关状态。

具体原理如下:1.输入信号通过三极管的基极驱动,使得三极管处于饱和或截止状态。

2.当三极管处于饱和状态时,它的集电极与地之间的电压较低,导致MOS管的栅极电压较低,MOS管处于关断状态。

3.当三极管处于截止状态时,它的集电极与地之间的电压较高,导致MOS管的栅极电压较高,MOS管处于导通状态。

通过控制三极管的输入信号,可以实现对MOS管的开关控制。

这种电路结构在实际应用中具有广泛的用途,比如用于功率放大、信号调节等方面。

三极管控制MOS管电路的应用三极管控制MOS管电路在电子工程中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景:信号放大三极管可以将弱信号放大为较强的信号。

通过控制MOS管的开关状态,可以实现对信号的放大和调节,使得信号能够在电路中传输和处理。

开关控制三极管和MOS管的组合可以用作开关,通过控制输入信号的高低电平,可以实现对电路的开关控制。

这种应用在数字电路和逻辑电路中非常常见。

电源管理三极管控制MOS管电路可以用于电源管理,比如电池充放电保护电路、稳压电路等。

三极管控制mos

三极管控制mos

三极管控制mos三极管控制MOS引言:三极管和MOS是电子领域中常用的两种器件,它们在电路中扮演着重要的角色。

本文将重点介绍如何使用三极管来控制MOS,探讨其原理和应用。

一、三极管和MOS的基本原理1. 三极管(双极型晶体管):三极管是一种三端器件,包括基极(B)、发射极(E)和集电极(C)。

它的工作原理是基于PN结的导电特性。

通过控制基极电流,可以调节集电极与发射极之间的电流放大倍数。

2. MOS(金属氧化物半导体):MOS是一种有源器件,包括栅极(G)、漏极(D)和源极(S)。

它的工作原理是基于金属氧化物半导体结构的电场控制特性。

通过调节栅极电压,可以控制漏极与源极之间的电流。

二、三极管控制MOS的原理三极管可以作为MOS的控制器件,通过控制三极管的工作状态来控制MOS的导通情况。

具体原理如下:1. 基本连接方式:将三极管的集电极与MOS的栅极相连,三极管的发射极与MOS 的源极相连,MOS的漏极与负载电阻相连。

此时,三极管的基极电流变化将影响MOS的栅极电压,从而控制MOS的导通或截断。

2. 工作状态:当三极管的基极电流为零或很小时,三极管处于截断状态,MOS的栅极电压为正,MOS导通,电流流过负载电阻。

当三极管的基极电流增大时,三极管处于饱和状态,MOS的栅极电压为负,MOS截断,电流不再流过负载电阻。

3. 控制信号:通过改变三极管的基极电流,即控制信号,可以实现对MOS的控制。

可以使用不同的控制信号来控制三极管的饱和和截断,从而实现对MOS的导通和截断。

三、三极管控制MOS的应用三极管控制MOS的原理和应用非常广泛,下面将介绍一些常见的应用场景。

1. 开关电路:通过三极管控制MOS的导通和截断,可以实现开关电路的控制。

例如,可以将三极管与MOS串联,用于控制高功率负载的开关,如电机控制、照明控制等。

2. 放大电路:三极管具有电流放大的特性,可以将输入信号放大后控制MOS的导通。

这种放大电路广泛应用于音频放大器、射频放大器等领域。

三极管控制mos

三极管控制mos

三极管控制mos三极管控制MOS引言:在现代电子电路中,三极管和MOS管是非常重要的电子器件。

它们不仅可以单独使用,还可以相互结合使用,实现更为复杂的电路功能。

本文将重点介绍三极管如何控制MOS管的工作。

一、三极管的基本原理:三极管是一种三端器件,由发射极、基极和集电极组成。

它的工作原理是通过控制基极电流来控制集电极电流。

当基极电流为零时,三极管截止,集电极电流为零;当基极电流增大时,三极管导通,集电极电流随之增大。

二、MOS管的基本原理:MOS(Metal Oxide Semiconductor)管是一种以金属-氧化物-半导体结构为基础的电子器件。

它由栅极、漏极和源极组成。

当栅极电压为零时,MOS管处于截止状态;当栅极电压大于阈值电压时,MOS管导通,漏极和源极之间形成导通通道。

三、三极管控制MOS的基本原理:在电路中,我们可以将MOS管的栅极连接到三极管的集电极,将MOS管的漏极连接到三极管的发射极或基极。

通过控制三极管的基极电流,可以改变MOS管的栅极电压,从而控制MOS管的导通和截止。

四、三极管控制MOS的应用:1. 信号放大:将输入信号接到三极管的基极,将MOS管作为输出端,通过控制三极管的基极电流,可以实现信号的放大。

这种应用常见于音频放大器、射频放大器等电路中。

2. 开关控制:将三极管配置为开关电路,用于控制MOS管的导通和截止。

当三极管导通时,MOS管导通;当三极管截止时,MOS 管截止。

这种应用常见于逻辑门电路、计时电路等中。

3. 温度补偿:在一些需要稳定工作温度的电路中,可以利用三极管来对MOS管的栅极电压进行补偿。

通过测量环境温度,控制三极管的基极电流,可以实现对MOS管工作电压的精确控制,从而提高电路的稳定性。

五、三极管控制MOS的优缺点:1. 优点:三极管可以提供较大的电流和较高的电压,能够满足一些特殊应用的需求;三极管的控制电路相对简单,容易实现。

2. 缺点:三极管的功耗相对较大,会产生较多的热量;由于三极管的开关速度相对较慢,不能满足一些高速应用的需求。

三极管MOS管原理

三极管MOS管原理

三极管MOS管原理三极管和MOS管是常用的半导体器件,具有不同的工作原理和应用。

下面将分别介绍三极管和MOS管的工作原理。

一、三极管的工作原理三极管是一种具有三个电极的半导体器件,包括基极(B),发射极(E)和集电极(C)。

它可以作为放大器、开关或其他电子电路的核心元件。

1.NPN型三极管NPN型三极管是一种npn型结构,其三个区域分别由一层n型半导体夹在两层p型半导体之间形成。

基极与发射极之间的结为正偏,而基极与集电极之间的结为反偏。

当基极与发射极之间施加正向电压时,它将注入电子到发射区域,从而形成电流流动。

这个电流是由于少数载流子的注入,所以它是个小电流。

当集电极与发射极之间施加一定的正向电压时,由于集电区域存在很多空穴,电流会通过集电区域。

2.PNP型三极管PNP型三极管是一种pnp型结构,其三个区域分别由一层p型半导体夹在两层n型半导体之间形成。

基极与发射极之间的结为正偏,而基极与集电极之间的结为反偏。

当基极与发射极之间施加正向电压时,它将注入空穴到发射区域,从而形成电流流动。

当集电极与发射极之间施加一定的正向电压时,由于集电区域存在很多电子,电流会通过集电区域。

二、MOS管的工作原理MOS管是金属氧化物半导体场效应管的简称,即Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor。

它由两个p型半导体区域和一个n型半导体区域组成,n型区域被夹在两个p型区域之间。

MOS管也经常用作放大器和开关。

1.nMOS管nMOS管由一个n型沟道和两个p型区域(源和漏)组成。

当正电压施加到栅极时,栅极和沟道之间形成一个正电场,导致沟道形成导电通道,可以流过电流。

这种情况下,nMOS处于导通状态。

2.pMOS管pMOS管由一个p型沟道和两个n型区域(源和漏)组成。

当负电压施加到栅极时,栅极和沟道之间形成一个负电场,导致沟道形成导电通道,可以流过电流。

这种情况下,pMOS处于导通状态。

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。

三极管及MOS管的讲解.

三极管及MOS管的讲解.

特性曲线将向右略微移动一图些02.05 共放射极接法输入特性曲线
。但UCE再增加时,曲线右移
2、输出特性曲线
输出特性曲线—— IC=f〔UCE〕 I B=常数
共放射极接法的输出特性曲线如图02.06所示, 它是以IB为参变量的一族特性曲线。输出特性曲 线可以分为三个区域。现以其中任何一条加以说 明,当UCE =0 V时,因集电极无收集作用, IC=0。当UCE微微增大时,放射结虽处于正向 电压之下,但集电结反偏电压〔UCB =UCE— UBE〕很小,收集电子的力量很弱,IC主要由 UCE打算,此区域称为饱和区。当UCE增加到 使集电结反偏电压较大时,运动到集电结的电子 根本上都可以被集电区收集,此后UCE再增加, 电流也没有明显的增加,特性曲线进入与UCE轴 根本平行的区域 (这与输入特性曲线随UCE增大 而右移的缘由是全都的) ,此区域称为放大区。
图02.06 共放射极接法输出特性曲线
〔1〕截止区——IC接近零的区域,相当IB=0的 曲线的下方。此时,放射结反偏,集电结反偏。
〔2〕放大区——IC平行于UCE轴的区域,曲线 根本平行等距。此时,放射结正偏,集电结反偏。
实际上,大约在UCE>1V和IB>0的区域是输出特 性曲线族上的放大区。此区为放大电路中晶体管 应处的工作区域。
1、晶体管中载流子的移动 双极型半导体三极管在工作时肯定要加上适当的
直流偏置电压。假设在放大工作状态:放射结加 正向电压,集电结加反向电压。现以 NPN型三 极管的放大状态为例,来说明三极管内部的电流 关系, 见图02.02。
图02.02 双极型三极管的电流传输关系
1〕放射区向基区放射电子 放射结加正偏时,从放射区将有大量的电子向基区集中,
放大区与饱和区的分界限集电结零偏〔UCE =UBE〕时 对应曲线。

三极管和mos管工作原理

三极管和mos管工作原理

三极管和mos管工作原理在现代电子技术领域中,三极管(BJT)和金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)是两种最常见且基础的电子元件。

它们在电路设计和应用中扮演着重要的角色。

本文将介绍三极管和MOS管的工作原理、结构特点以及应用领域。

一、三极管(BJT)的工作原理三极管是一种三端电子器件,由基极(B),发射极(E)和集电极(C)组成。

它是基于PN结的构建而成。

在NPN型三极管中,集电极为P型,发射极为N型,基极也为P 型;在PNP型三极管中,集电极为N型,发射极为P型,基极也为N 型。

三极管的工作原理基于二极管的PN结。

当NPN型三极管中的基极电压为正值时,由于P型基极与N型发射极之间的PN结正偏,会导致电子从N型发射区注入到P型基区。

这个过程被称为“注入”。

这些注入到基区的电子会受到基区的电场影响,向集电极移动,同时由于集电结正极偏,形成电流,即集电极电流。

三极管的放大效果是由于基区的电流变化引起发射结中载流子浓度变化,从而影响集电结中的电流,实现电流的放大。

总结起来,三极管通过控制集电极电流与基极电流之间的比例关系,实现电流的放大和控制。

二、MOS管的工作原理MOS管又称MOSFET,是一种基于金属氧化物半导体结构构建的场效应管,具有高阻抗输入和高电流放大特性。

MOSFET由栅极(G),漏极(D)和源极(S)构成。

与三极管相比,MOSFET的结构相对简单。

栅极与漏极之间通过氧化层隔离,形成一个非常小的电容,这个电容可以存储电荷,从而改变栅源间的电场。

MOSFET的工作原理基于栅极电压的变化。

当栅极施加正电压时,会产生电场效应,将氧化层下的N型沟道区域加上电场,使其形成导电通道。

这个过程被称为“沟道形成”。

当漏源间施加正向电压时,电子将从源极注入到沟道中,并通过漏极产生电流。

MOSFET的放大作用是由于栅极电压的变化导致沟道导电性的改变,从而控制漏极电流的大小。

总结起来,MOSFET通过控制栅极电压与源极电压之间的关系,实现电流的放大和控制。

三极管控制nmos管电路

三极管控制nmos管电路

三极管控制nmos管电路
三极管控制NMOS管电路是电子工程中一种常见的电路结构,其核心部分主要包括NMOS管和三极管。

NMOS管,全称为N沟道金属氧化物半导体场效应管,是一种单极型电压控制晶体管。

其工作原理是,当施加的电压达到一定的阈值时,电流会从源极流向漏极。

相比之下,三极管则是一种电流控制器件,其特点是当基极电流达到一定值时,集电极电流会相应增加。

在三极管控制NMOS管电路中,三极管的基极通过电阻与NMOS管的栅极相连,而三极管的集电极则通过上拉电阻与电源相连。

当输入信号通过电阻加到三极管基极上时,如果三极管基极电流达到一定值,集电极电流会增加,进而触发NMOS管导通。

这一过程实质上是利用三极管的电流放大作用,实现对NMOS 管的开关控制。

注意,在实际应用中,工程师们往往更倾向于使用PMOS管而不是NMOS管。

这是因为PMOS管具有更高的输入阻抗和更低的导通电阻,这使得PMOS管在电路中能够提供更好的驱动能力和稳定性。

为了进一步提高电路的性能,工程师
们通常会将多个PMOS管并联使用,以增强其驱动能力。

三极管控制NMOS管电路是一种功能强大且灵活的电路结构,广泛应用于各种电子设备中。

通过深入理解其工作原理和特性,工程师们可以更好地设计出高效、稳定的电子系统。

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晶体三极管可以组成三种基本放大电路,如图5-38所示。

的三种放大电路外图(a)是共发射极电路,信号从基极发射极输人,从集电极发射极输出,发射极是公共端。

这是最常用的放大电路,图(b)是共基极电路,信号从发射极基极输入,从集电极基极输出,基极是公共端。

图(c)是共集电极电路,信号从基极集电极输人,从发射极集电极输出,集电极是公共端。

必须指出,电源对交流信号来说可以看成短路,三种电路的比较见表5-23.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管内臵了稳压管强行限制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组成了一个反臵的图腾柱,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臵。

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,可以通过前臵一个反相器来解决。

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。

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