MOS管原理_非常详细
mos管p型跟n型对管控制原理
MOS管的基本原理MOS管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),也被称为场效应管,是一种主要用于集成电路的晶体管。
它具有较高的集成度、小击穿电压和低功耗,因此在数字电路中得到了广泛应用。
MOS管由一条道(Channel)和两个控制端(Gate、Source/Drain)组成。
根据道的类型,MOS管又分为p型MOS管和n型MOS管,其控制机制略有不同。
在解释p型MOS管和n型MOS管的控制原理之前,我们先来了解一下它们的基本结构和主要参数。
1. p型MOS管p型MOS管的道是由n型半导体形成的。
它的控制端由两部分组成,分别是金属栅极(Gate)和p型半导体(Substrate),而信号输入端的金属栅极(Gate)是通过氧化层(Oxide)与道隔离的。
p型MOS管的主要参数有:•阈值电压(Threshold Voltage):当控制端(Gate)的电压高于阈值电压时,MOS管开始导通。
•漏电流(Drain Current):当MOS管导通时,从源极到漏极的电流。
•漏极电压(Drain-to-Source Voltage):定义了MOS管的工作范围。
•增益(Gain):定义了输出电流与输入电流之间的比例关系。
2. n型MOS管n型MOS管的道是由p型半导体形成的。
它的控制端同样由两部分组成,分别是金属栅极(Gate)和n型半导体(Substrate)。
n型MOS管的主要参数与p型MOS管类似,但其工作原理略有不同。
p型MOS管的控制原理p型MOS管的控制原理基于栅氧化物层与金属栅极之间的电场。
当控制端(Gate)的电压低于阈值电压时,栅氧化物层上的电场不足以将p型半导体中的自由电子排斥出去。
此时,电流无法从漏极(Drain)到源极(Source)流动,p型MOS管变为截止状态,不导电。
当控制端(Gate)的电压高于阈值电压时,栅氧化物层上的电场足以将p型半导体中的自由电子排斥出去。
MOS管电路工作原理及详解
MOS管电路工作原理及详解在电子电路的世界里,MOS 管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种极其重要的元件。
它的性能卓越,应用广泛,从简单的电子设备到复杂的集成电路,都能看到MOS 管的身影。
为了更好地理解和运用MOS 管,我们需要深入探究其电路工作原理。
MOS 管主要有两种类型:增强型和耗尽型。
增强型 MOS 管又分为N 沟道增强型和 P 沟道增强型;耗尽型 MOS 管同样分为 N 沟道耗尽型和 P 沟道耗尽型。
在实际应用中,增强型 MOS 管更为常见。
先来说说 N 沟道增强型 MOS 管的结构。
它由一块 P 型半导体作为衬底,在上面扩散两个高浓度的 N 型区,分别作为源极(S)和漏极(D)。
在源极和漏极之间的衬底表面覆盖一层很薄的二氧化硅绝缘层,然后在绝缘层上沉积一层金属铝,形成栅极(G)。
当栅极电压为零时,源极和漏极之间没有导电沟道,MOS 管处于截止状态。
当在栅极和源极之间加上正向电压(VGS),并且 VGS 超过一定的阈值电压(VT)时,在靠近栅极下方的 P 型半导体表面会形成一个N 型导电沟道。
此时,若在漏极和源极之间加上电压(VDS),就会有电流(IDS)从漏极流向源极,MOS 管处于导通状态。
而且,IDS的大小与 VGS 和 VDS 都有关系。
在 VGS 一定的情况下,当 VDS 较小时,IDS 随 VDS 线性增加,MOS 管工作在电阻区。
随着 VDS 的增大,靠近漏极一端的导电沟道会变窄,这种现象被称为沟道夹断。
当 VDS 增加到使得沟道在漏极一端刚好夹断时,称为预夹断状态。
继续增大 VDS,夹断区会延长,而IDS 基本保持不变,MOS 管工作在恒流区。
P 沟道增强型 MOS 管的工作原理与 N 沟道增强型 MOS 管类似,只是所加电压的极性相反。
再谈谈 MOS 管在电路中的应用。
mos管的三个工作状态
mos管的三个工作状态MOS管是一种晶体管,由金属、氧化物和半导体材料组成。
它的工作原理是通过控制氧化物与导电层之间的电场,从而调节源极到漏极的电阻,实现信号的放大、开关、调制等功能。
MOS管在电子工程中被广泛应用,特别是在数字电路、模数转换、功率放大等领域。
MOS管的三个工作状态是导通状态、截止状态和放大状态。
下面对这三个状态进行详细解释。
一、导通状态当MOS管的栅极加上正电压,且大于阈值电压时(正常情况下,阈值电压为0.5-1V),栅极会吸引半导体材料中的电子,产生电子井,在电源电压的作用下,电子会从漏极注入进去,形成一个电流通路。
由于MOS管在导通状态下的电阻很小,所以电流可以通过MOS 管,实现信号的放大或传输。
导通状态下,MOS管的特点是VGS>Vth时,ID将接近于常数,不受VDS变化的影响。
此时的MOS管在电子学中被称为电流控制电阻(CCR)。
二、截止状态当MOS管的栅极加上的电压小于阈值电压时,栅极不会吸引电子,也就无法形成电子井,电流通路被切断,此时MOS管处于截止状态。
截止状态下,MOS管的电阻非常大,实际上等于无穷大。
所以MOS管在截止状态下不会传导电流。
截止状态的MOS管特点和导通状态正好相反,此时的VGS小于Vth时,ID将很小,接近于0。
当然,实际应用中,如果电压较小,ID也许不等于0,但是其值一定很小。
三、放大状态放大状态是指MOS管在工作点处于导通状态但不是饱和状态的状态。
当MOS管的电压变化很小时,MOS管处于线性放大状态。
因为此时MOS管的输入信号经过放大后,输出信号将与输入信号成正比例关系。
放大状态的MOS管特点是VGS>Vth,但VDS<VGS-Vth时,ID与VDS之间并不呈线性关系,而呈现出平方关系。
当VDS增大到一定值,MOS管就会进入饱和状态,此时的ID将不再随着VDS的增大而增大,而是保持在一个恒定的值。
放大状态下的MOS管可以作为模拟电路、功率放大器等领域的基础元器件。
mos管的工作原理
mos管的工作原理MOS管的工作原理。
MOS管,即金属-氧化物-半导体场效应管,是一种常用的半导体器件,广泛应用于集成电路和功率电子器件中。
MOS管的工作原理是基于场效应的调控,通过控制栅极电场来改变沟道中的载流子浓度,从而实现对电流的控制。
下面将详细介绍MOS管的工作原理。
MOS管由金属-氧化物-半导体三层结构组成,其中金属层作为栅极,氧化物层作为绝缘层,半导体层作为沟道。
当在MOS管的栅极上加上一定电压时,栅极与半导体之间形成电场,这个电场会影响半导体中的自由电子和空穴的分布。
当栅极电压为正时,电场会把自由电子排斥到远离栅极的地方,同时吸引正电荷(空穴)到栅极附近,这样在半导体中形成一个带正电荷的区域,即沟道。
而当栅极电压为负时,电场的作用相反,会形成一个带负电荷的区域。
在MOS管中,沟道的导电性起着决定性作用。
当沟道中的载流子浓度增加时,MOS管的导电性增强,电流也相应增大;反之,当沟道中的载流子浓度减小时,MOS管的导电性减弱,电流也相应减小。
因此,通过调节栅极电压,可以控制沟道中的载流子浓度,从而实现对电流的精确控制。
MOS管的工作原理可以用场效应来解释。
场效应是指外加电场对半导体内部电荷分布产生影响的现象。
在MOS管中,栅极电场通过氧化物层作用于半导体内部,改变了半导体内部的电荷分布,从而控制了沟道中的导电性。
这种基于电场调控的工作原理,使得MOS管具有了高速、低功耗、小尺寸等优点,成为了现代集成电路和功率电子器件中不可或缺的一部分。
总结一下,MOS管的工作原理是基于场效应的调控,通过控制栅极电场来改变沟道中的载流子浓度,从而实现对电流的精确控制。
这种工作原理使得MOS管成为了集成电路和功率电子器件中的重要组成部分,为现代电子科技的发展做出了重要贡献。
mos管电流电压
mos管电流电压mos管是一种常见的电子元件,被广泛应用于各种电路中。
它具有控制电流流动的特性,因此对于电流和电压的管理起着重要的作用。
本文将从mos管的结构、工作原理以及电流电压管理方面进行详细阐述。
让我们来了解一下mos管的结构。
mos管是由两个PN结组成的,其中一个是N型,另一个是P型。
它们之间的结合形成了一个电流流动的通道。
mos管通常由三个区域组成,即栅极区、源极区和漏极区。
栅极区可以通过施加电压来控制电流在源极和漏极之间的流动。
接下来,我们来了解mos管的工作原理。
当栅极施加一个正电压时,N型区域中的电子会被吸引到栅极区,形成一个导电通道。
这样,电流就可以从源极流向漏极。
当栅极施加一个负电压时,导电通道就会关闭,电流无法流动。
因此,mos管的导通与截止状态可以通过控制栅极电压来实现。
mos管的电流和电压管理是通过控制栅极电压来实现的。
当栅极电压为零时,mos管处于截止状态,没有电流流过。
而当栅极电压为正值时,mos管进入导通状态,电流开始流动。
栅极电压越高,电流流过mos管的能力就越强。
mos管还具有一定的电压放大作用。
当mos管处于导通状态时,源极和漏极之间的电压可以被放大。
这是因为mos管的导通特性使得它可以承受较大的电压差。
因此,在一些需要放大电压信号的电路中,mos管被广泛应用。
mos管对电流的控制也非常重要。
栅极电压的变化可以导致电流的变化。
通过调节栅极电压,可以灵活地控制电流的大小。
这在一些需要精确控制电流的电路中尤为重要。
总结起来,mos管作为一种重要的电子元件,对电流和电压的管理起着重要的作用。
它可以通过施加栅极电压来控制电流的流动,并具有一定的电压放大功能。
此外,mos管还可以通过调节栅极电压来控制电流的大小。
因此,在各种电路中,mos管都扮演了不可或缺的角色。
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。
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管工作原理
MOS管工作原理MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是现代电子器件中最重要的组成部分之一、它的工作原理是基于电场效应的调节,通过调节MOS结构中的氧化物层上的载流子分布来控制电流流动。
MOSFET的结构包括三个主要部分:源极(S),漏极(D)和栅极(G)。
源极和漏极之间的区域形成了一个薄膜半导体通道,而栅极则位于通道上方的氧化层之下。
当施加在栅极上的电压发生变化时,栅极与通道之间的电场会导致半导体中的载流子浓度发生变化,从而控制电流的流动。
MOSFET的工作原理可以通过三种不同的模式进行描述:截止区(Cut-off),饱和区(Saturation)和放大区(Triode)。
在截止区,栅极电压低于阈值电压。
在这种情况下,栅极电场不足以形成通道并吸引载流子。
因此,没有电流通过MOSFET,它处于关闭状态。
在饱和区,栅极电压高于阈值电压,并且栅极电场足以形成通道并吸引载流子。
这个时候,源极和漏极之间的电流开始流动,MOSFET处于开启状态。
在饱和区,电流的大小受到栅极电压的控制,在一定范围内增大栅极电压会导致电流的增加。
在放大区,栅极电压也高于阈值电压,但电场不足以完全形成通道。
尽管电流仍然从源极到漏极流动,但载流子的浓度比饱和区低。
放大区的MOSFET常用于放大电路中,将小信号放大到更高的电压或电流。
MOSFET的工作过程可以通过场效应和阈值电压来进一步解释。
场效应是指栅极电场对载流子浓度的调节。
当栅极电压高于阈值电压时,电场足以形成通道并吸引载流子,从而导致电流的流动。
阈值电压取决于MOSFET的制造工艺和材料,它是控制MOSFET工作模式的重要参数。
此外,MOSFET也可以分为p型MOSFET和n型MOSFET。
p型MOSFET 的通道由n型半导体材料形成,当栅极电压高于阈值电压时,载流子通过n型材料流动。
相反,n型MOSFET的通道由p型半导体材料形成,载流子为正电荷,流动方向与p型MOSFET相反。
mos管实现双向电平转换
mos管实现双向电平转换1. 介绍MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种常用的电子元件,用于电路中的开关、放大和调节电流等功能。
双向电平转换是指将一个电平转换为另一个电平,可以是高电平转低电平,也可以是低电平转高电平。
在电路设计中,经常需要进行双向电平转换,以适配不同的电路模块和设备之间的信号传输。
本文将详细介绍如何使用MOS管实现双向电平转换,并探讨其原理、设计要点以及使用注意事项。
2. 原理MOS管是一种三端设备,包括栅极(Gate)、漏极(Drain)和源极(Source)。
其工作原理基于栅极电压的变化来控制漏极和源极之间的电流。
当栅极电压高于阈值电压时,MOS管处于导通状态,电流从源极流向漏极;当栅极电压低于阈值电压时,MOS管处于截止状态,电流无法通过。
在双向电平转换中,可以通过控制栅极电压的高低来实现电平的转换。
当需要将高电平转换为低电平时,栅极电压高于阈值电压,MOS管导通,电流从源极流向漏极,将电平拉低;当需要将低电平转换为高电平时,栅极电压低于阈值电压,MOS管截止,电流无法通过,电平保持高电平状态。
3. 设计要点3.1 选择合适的MOS管在实现双向电平转换时,首先需要选择合适的MOS管。
选择时需要考虑以下几个要点:•阈值电压:阈值电压决定了MOS管的导通条件,选择与目标电平匹配的阈值电压。
•最大电流:根据实际需求选择能够承受所需电流的MOS管。
•开关速度:根据实际需求选择具有合适开关速度的MOS管,以确保电平转换的稳定性和响应速度。
3.2 电路连接方式MOS管通常是通过栅极与控制信号相连,漏极或源极与待转换的信号相连,以实现电平转换。
在双向电平转换中,可以使用以下两种常见的电路连接方式:•串联方式:将两个MOS管串联,其中一个MOS管用于将高电平转换为低电平,另一个MOS管用于将低电平转换为高电平。
mos器件的工作原理
mos器件的工作原理
mos器件是一种重要的电子器件,其工作原理主要涉及到
MOS场效应管。
MOS场效应管由金属-氧化物-半导体结构构成,包括P型半导体基底、N型沟道区和金属栅极。
当外加电压施加到栅极上时,形成了栅极-沟道结的电场。
栅极电场不
仅可以调控沟道区域的导电性,还能控制漂移区中的电荷分布。
根据栅极电压的变化,MOS器件可以实现多种工作模式。
当栅极电压为零时,MOS场效应管处于截止状态。
此时,栅
极电场不足以引起沟道区的电子注入,导致漂移区无导电载流子,器件相当于开路状态。
当栅极电压为正值时,MOS场效应管处于增强状态。
正电压
使得栅极电场与沟道区外的电场反向作用,形成耗尽区。
这时,导电性能得到增强,沟道区出现N+型的导电区域,可以形成
漂移区。
漂移区内的电流由源极流向漂移区的电子流组成,使得器件变为导通状态。
当栅极电压为负值时,MOS场效应管处于亚阈值状态。
负电
压使得栅极电场与沟道区外的电场叠加,形成了增加的正电场,进一步减小了耗尽区宽度。
这时,电子可以通过耗尽区的限制,形成漂移区,并在源极到漂移区间产生电流。
总之,MOS器件的工作原理是通过调控栅极电场,控制漂移
区的形成与导电性能,实现开关控制和信号放大等功能。
mos管开关电路原理
mos管开关电路原理
MOS管开关电路原理。
MOS管(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常用的电子器件,它在电子电路中起着非常重要的作用。
MOS管开关电路原理是指利用MOS管来实现电路的开关功能,这种设计可以在电子设备中实现快速、高效的信号控制和处理。
MOS管是一种场效应晶体管,它由金属、氧化物和半导体材料组成。
MOS管有两种类型,N沟道MOS(NMOS)和P沟道MOS(PMOS)。
在MOS管中,当施加在栅极上的电压改变时,会影响通道的导电性,从而控制电流的流动。
这种特性使得MOS管可以被用作开关来控制电路的通断。
MOS管开关电路的原理是基于MOS管的导通和截止状态来实现信号的控制。
当MOS管处于导通状态时,电路可以通过;而当MOS管处于截止状态时,电路则被断开。
通过控制栅极上的电压,可以实现MOS管的开关功能,从而控制电路的通断。
MOS管开关电路广泛应用于数字电子电路中,例如逻辑门、存储器、微处理器等。
在这些电路中,MOS管的开关功能可以实现高速、低功耗的信号处理,从而提高电子设备的性能和效率。
除了数字电路,MOS管开关电路也在模拟电路中有着重要的应用。
例如,在功率放大器中,MOS管可以被用作开关来控制电流的放大,从而实现功率的调节和控制。
总之,MOS管开关电路原理是基于MOS管的导通和截止状态来实现电路的开关功能。
通过控制栅极上的电压,可以实现MOS管的开关控制,从而实现信号的快速、高效处理。
这种设计在数字电路和模拟电路中有着广泛的应用,为电子设备的性能和效率提供了重要支持。
MOS管工作原理详细讲解
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。
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管原理非常详细
MOS管原理非常详细MOS管是一种重要的半导体器件,被广泛应用于模拟电路和数字电路中。
它的全称是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简称MOSFET),下面将详细介绍MOS管的原理。
MOS管由金属栅极、绝缘层和半导体基底三部分组成。
金属栅极常用的材料是铝或铬,绝缘层通常采用氧化硅(SiO2)以保证电流在栅极和半导体之间的隔离。
半导体基底通常使用硅材料。
在MOS管中,主要通过在栅极上加电压控制栅极与源极之间的电流。
当栅极电压为正值时,产生一个由栅极到源极的电场,将半导体基底中的载流子(通常是电子)排斥到远离栅极的地方,禁止电流流动,此时MOS 管处于关断状态。
当栅极电压增加到阈值以上(称为临界电压),半导体中的载流子开始穿过绝缘层并流入源极,此时MOS管处于导通状态。
MOS管的关断和导通状态是通过栅极电势来控制的,这是因为栅极与基底之间的绝缘层对电流的传导具有隔离作用。
也就是说,只有当栅极电势足够高时,电子才能通过绝缘层进入基底并流入源极。
在MOS管的导通状态下,电子从源极流入基底并最终流到漏极,形成一个电流通路。
这个电流通路的大小与源极-漏极之间的电压有关,当源极-漏极电压较小时,电流较小;当源极-漏极电压较大时,电流较大。
这也说明了MOS管具有电流放大的功能。
MOS管还有一个重要的特性,即能够在导通状态下持续通断电流。
当栅极电势保持在临界电压以上时,即使源极-漏极电压变化,电流仍然能够流动。
这使得MOS管可以作为开关使用,广泛应用于数字电路中。
除了栅极电势,MOS管的导通和关断状态还受源极电压的影响。
在导通状态下,当源极电压较高时,电流可以更容易地流过MOS管,而在关断状态下,当源极电压为低电平时,电子更不容易流过MOS管。
因此,在设计和应用中需要考虑源极电压对MOS管的影响。
同时,MOS管还具有一些特殊的工作模式,如增强型和耗尽型。
MOS管原理-非常详细
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。
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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
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电路符号
当Q2隔离管击穿短路后,长时间的超负荷工作,极有可能 损坏适配器。
.
32
电路符号
MOS管作用总结:
(结合寄生二极管)
如果MOS管用作开关时,(不论N沟道还是P沟道), 一定是寄生二极管的负极接输入边,正极接输出端或接地。 否则就无法实现开关功能了。
所以,N沟道一定是D极接输入,S极接输出或地。 P沟道则相反,一定是S极接输入,D极接输出。
19
电路符号
小结:“MOS管的开关条件”
前面解决了MOS管的接法问题,接下来谈谈MOS管的 开关条件:
控制极电平为“ ?V ” 时MOS管导通(饱和导通)? 控制极电平为“ ?V ” 时MOS管截止?
这个问题涉及到MOS管原理,我们这里不谈,只记结果:
不论N沟道还是P沟道MOS管, G极电压都是与S极做比较。
N沟道: UG>US时导通。 (简单认为)UG=US时截止。
P沟道: UG<US时导通。 (简单认为)UG=US时截止。
但UG比US大(或小)多少伏时MOS管才会饱和导通呢?
.
20
电路符号
饱和导通问题:
详细讲解MOS管工作原理
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。
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(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。
nmos管栅极和漏极相连的工作原理
nmos管栅极和漏极相连的工作原理nmos管栅极和漏极相连是一种常见的工作原理,在nmos场效应晶体管(以下简称nmos管)的电路设计中,起着重要的作用。
本文将从简单到复杂的角度,以深度和广度的方式探讨nmos管栅极和漏极相连的工作原理,为读者提供全面且有价值的信息。
1. 什么是nmos管?nmos管是一种场效应晶体管,属于一种主要用于数字电路的半导体器件。
它由四个主要部分组成:栅极、漏极、源极和衬底。
其中,栅极和漏极是重要的连接点,在nmos管的工作原理中起着关键的角色。
2. nmos管的基本工作原理在理解nmos管栅极和漏极相连的工作原理之前,我们首先需要了解nmos管的基本工作原理。
当栅极与源极之间的电压(Vgs)为正数时,栅极电压高于源极,导致栅极-源极结电压(Vgs)的增加。
这样,栅极与源极之间形成的电场会吸引连接在源极处的电子,使其进入沟道区域。
当沟道中的电子足够多时,它们可以形成一个导电通道。
3. nmos管栅极和漏极相连的工作原理在某些情况下,nmos管的栅极和漏极被连接在一起,这意味着在漏极端连接一个电阻。
这种情况在一些特定的电路设计中起到重要的作用。
当我们将电压应用到nmos管的栅极和漏极上时,电流将从漏极流入nmos管,经由沟道区域流向栅极。
这样,nmos管的栅极和漏极形成了一个闭合回路,电流可以在其中流动。
4. nmos管栅极和漏极相连的应用nmos管栅极和漏极相连的工作原理在许多电路设计中被广泛应用。
一个常见的应用是在开关电路中。
通过栅极与漏极的连接,我们可以控制nmos管的导通和断开。
当电压施加在栅极和漏极上时,nmos 管处于导通状态,电流可以通过沟道流动;当电压不再施加时,nmos 管将被关闭,电流无法通过。
这种开关能力使得nmos管在数字电路中得到广泛应用。
5. 个人观点和总结在我看来,nmos管栅极和漏极相连的工作原理是一种非常有趣且实用的设计。
通过连接栅极和漏极,我们可以实现对nmos管的控制和调节,从而在电路设计中发挥重要作用。
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。
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19V VIN
隔离
1. 只用适配器时
电路符号
隔离
Q1
BAT
12V VIN
12V Q2 2. 只用电池时
问题:为什么在不用适配器时,还要用Q1隔离12V呢?
我找到的一种解释是: 人们在使用笔记本电脑时,经常会同时插上适配器和电池。如果遇到 电网停电,笔记本会自动切换到电池12V供电。这个时候适配器虽然不再 供电,但仍相连在笔记本上。 如果没有Q1隔离,12V电压会直接进入适配器内部的输出电路,有可能 烧毁适配器。 这一解释自己没有做过验证,大家可以讨论一下对与错。
电路符号
示例1:
19V
PMOS管: AOL1413
作用: 隔离
Adapter
19V
接地
6V 19V 5V
导通
截止 导通
19V
隔离
19V
BAT
大家有兴趣可分析一下:拔掉适配器后只用电池供电时AOL1413的工作情况,试试吧!
电路符号
笔记本主板上的隔离,其实质是将适配器电压(+19V) 和电池电压(+12V左右)分隔开来。不让它们直接相通。 但又能在拔除任意一种电源时,保证电脑都有持续的供电,实 现电源无缝切换。 笔记本电脑中用到的隔离MOS管只有两个。 下面我们来分步讨论一下它的原理,为了方便,隔离MOS 管都用二级管代替表示。 19V
电路符号
MOS管作用总结: (结合寄生二极管) 如果MOS管用作开关时,(不论N沟道还是P沟道), 一定是寄生二极管的负极接输入边,正极接输出端或接地。 否则就无法实现开关功能了。 所以,N沟道一定是D极接输入,S极接输出或地。 P沟道则相反,一定是S极接输入,D极接输出。 如果MOS管用作隔离时,(不论N沟道还是P沟道), 寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单向导通方向 一致。 笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见,但也有极少 的主板用NMOS来实现。
G(栅极)呢? 是P沟道还是N沟道MOS? 呵呵,这个有点难哦。
给你万用表,怎么测量 MOS管是好是坏呢?
实 物 1 如何分辨三个极?
共有八个脚,显然会有几个脚内部是相连的。 第1步: 请确定MOS管PIN1(第一脚) 方法:芯片上会用一个小圆点标示出PIN1, 它一般会在芯片的左下角。 第2步: 请确定MOS管其他脚
电路符号
小结:“MOS管的开关条件” 前面解决了MOS管的接法问题,接下来谈谈MOS管的 开关条件: 控制极电平为“ ?V ” 时MOS管导通(饱和导通)? 控制极电平为“ ?V ” 时MOS管截止?
这个问题涉及到MOS管原理,我们这里不谈,只记结果:
不论N沟道还是P沟道MOS管, G极电压都是与S极做比较。 N沟道: UG>US时导通。 (简单认为)UG=US时截止。 P沟道: UG<US时导通。 (简单认为)UG=US时截止。
D极 G极
0V 5V
3V
导通
S极
导通条件: UG比US大3V---5V即可, UG=3V。
电路符号
示例2: NMOS管: AON7406
作用: 电压通断(开关)
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)
在我们天天面对的笔记本主板上, MOS管有两大作用:
开关作用 (1): 1. 开关作用; PQ27控制脚为低电平
0V
2. 隔离作用。
5V
导通
截止
电路符号
此处电压
开关作用(1):
PQ27控制脚为高电平
GND
不被拉低
3V
导通
0V
截止
电路符号
以上MOS开关实现的是信号切换(高低电平切换)。 再来看个MOS开关实现电压通断的例子吧。
电路符号 5 做个挑错游戏吧
有没有发现过笔记本电路图上的MOS管也有画错的? 通过前面的学习, 我们来做个挑错 游戏吧, 看看你能发现多 少错误?
图1
电路符号
两张截图里, 你发现了几处错误?
答案在文档最后面。
图2
实 物
实 物 篇
实 物 看看这些MOS管:
呵呵,都是很常见的吧? 能告诉大家, 哪个脚是S(源极)吗? 哪个脚是D(漏极)?
电路符号
导线的电阻极小,如果我们认为 它是0.1欧姆。那么在导线中流过的 电流会是多少:
7V
?A
7 70 电流= 0 .1
稳压电源的最大电流一般是6A左右,所以会出现大电流报警。 而正常的电池充电电压是经过芯片精密控制的,一般只比 电池实际电压高出一点点,以保证电流不会过大造成电池过分 发热。 当Q2隔离管击穿短路后,长时间的超负荷工作,极有可能 损坏适配器。
电路符号
讨论:“不用Q2隔离,或者是Q2被击穿短路时大电流的原因”
电池电压一般是在12V以下,我们就将其看作12V。19V电 源呢,我们也可以当作一个大电池,那么一个19V的电池和一 个12V的电池如下相连,导线中电流会是多少呢?
7V 0V 19V
?A
7V
12V
19V
12V
经过两次等效,就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端。
假如MOS管表面磨损,或是无法辨认PIN1的标记圆点,你可以用什么 方法确认PIN1脚,以及G极,D极和S极? 拿出万用表,试试吧!
实 物
再来看看相似的DFN封装MOS管:
外形上来看,DNF封装的MOS管仍旧有8个脚,但已经变成贴片形式, 节约了高度,散热性能更好些。 但其PIN脚极性还是一样排列。
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: PMOS管:
D极接输入; S极接输出。
输出端
S极接输入; D极接输出。
输入端
S极 G极
S极 G极
N沟道
D极
P沟道
D极
输入端
输出端
导通时
导通时
电路符号
AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456DDV, MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP。
PMOS管则和NMOS条件刚好相反。
电路符号
示例1: NMOS管: 2N7002E 作用: 信号切换(开关) 常用接法: S极接地,US=0V。 截止条件: UG=US=0V。
MOS管的那些事儿
2012.11.15
呵呵,让我们来看看MOS管,分辨一下 他们怎么区别,怎么用吧。 我们在笔记本主板维修中见到的MOS管 几乎都是绝缘栅增强型,这里也就只说说它 的那些事儿吧。 而且,我们不谈原理,只谈应用。
我们分“电路符号”和“实物”两部分来看吧
电路符号:
1 2 3 4 三个极怎么判定 区别他们是N沟道还是P沟道 寄生二极管的方向如何判定 它能干吗用呢
还有Ultra SO-8封装的MOS管:
Ultra SO-8封装的MOS管相对DFN封装厚度 上有点增加,PIN1,2,3直接相连成为S极。
实 物
接下来,看看6个脚的TSOP-6封装MOS管:
SI3456
G极
D极
D极, 不论是P沟道还是N沟道, 是单独引线的那边。
电路符号 2 他们是N沟道还是P沟道?
三个脚的极性判断完后,接下就该判断是P沟道还是N沟道了:
S极
N沟道MOSFET
G极
箭头指向G极的是N沟道
D极
电路符号
S极
P沟道MOSFET
G极 箭头背向G极的是P沟道 D极
当然也可以先判断沟道类型,再判断三个脚极性。
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? 如果接入电路, D极和S极,哪一个该接输 入,哪个接输出? 这次怎么样?
电路符号 1 三个极怎么判定 ?
MOS管符号上的三个脚的辨认要抓住关键地方 。
S极
G极,不用说比较好认。 S极, 不论是P沟道还是N沟道, 两根线相交的就是;
D极
5V
导通
+15V
G极
0V 5V S极
电路符号
示例3: PMOS管: AOD425
+19V S极 +6V +19V
作用: 电压通断(开关)
常用接法: S极接输入,US=19V。 D极接输出。
截止条件: UG=US=19V。
G极
导通
D极
+19V 0V
导通条件: UG比US小10V以上, UG=US-13V=6V。
电路符号
Q1
19V
Adapter
Q2
BAT
19V
12V
隔离
3. 适配器+电池
问题:如果不用Q2隔离,同时插上适配器和电池会怎样?
现象是: 大电流。 当然这只有在维修稳压电源上才可以看到:电流直接达到 稳压电源的最大值6A以上,短路灯狂闪。 电池充电不就是用较高的电压加到电池上来进行的吗? 那么,你觉得,为什么会出现这样的现象呢?
电路符号
隔离作用: 如果我们想实现线路上电流的单向流通, 比如只让电流由A-B,阻止由B-A 请问可以怎么做?
A B
方法1:加入一个二级管
A B
电路符号
方法2:加入MOS管
A
B
此处MOS管实现的功能就是:隔离作用。 所以,所谓的MOS管的隔离作用,其实质也就是实现电路 的单向导通,它就相当于一个二级管。 但在电路中我们常用隔离MOS,是因为: 使用二级管,导通时会有压降,会损失一些电压。而使用 MOS管做隔离,在正向导通时,在控制极加合适的电压,可以 让MOS管饱和导通,这样通过电流时几乎不产生压降。