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MOS管导通压降以及导通条件过程介绍

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-05-15 浏览:-

壹芯微作为国内专业生产二三极管的生产厂家,生产技术已经是非常的成熟,进口的测试仪器,可以很好的帮组到客户朋友稳定好品质,也有专业的工程师在把控稳定质量,协助客户朋友解决一直客户自身解决不了的问题,每天会分享一些知识或者客户的一些问题,今天我们分享的是,MOS管导通压降以及导通条件过程介绍,请看下方

MOS管导通特性概述

金属-氧化层?半导体场效晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor,?MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect?transistor)。MOSFET依照其“通道”的极性不同,可分为“N型”与“P型”?的MOSFET,通常又称为NMOSFET与PMOSFET,其他简称尚包括NMOS?FET、PMOS?FET、nMOSFET、pMOSFET等。

MOS管的source和drain是可以对调的,他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,这个两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。和晶体管不一样,MOS管的参数中没有直接给出管压降,而是给出导通电阻Rds(on),SI2301的导通电阻在Dd=3.6A时是85mΩ,在Id=2A时是115mΩ,这样可算出它的管压降在3.6A和2A时分别为0.306V和0.23V。

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,使用与源极接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管导通压降多大

MOS管导通压降

如图一个用于信号控制的小功率N沟道MOS管2N7000,当Rds(on)是MOS管导通时,D极和S极之间的内生电阻,它的存在会产生压降,所以越小越好。D极与S极间电流Id最大时完全导通。在图中可以看到Vgs=10v完全导通,电阻Rds=5欧左右,电流Id=500mA(最大,完全导通),产生压降Vds=2.5v。而Vgs=4.5v时,Id=75mA(不是最大,没完全导通),Rds=5.3欧左右,虽然没完全导通,但产生的压降Vds=0.4v最小,比Vgs=10v产生的压降小得多。对于信号控制(控制DS极导通接地实现高低平)来说只要电压,不需要电流(为什么?这里是信号和电源的区别,基础很重要,这里不做解释,不懂的请先恶补一下基础),所以只要求MOS管导通时产生的压降越小越好,可以使D极的电压直接被拉为接近0v,因此首选Vgs=4.5v左右,而不选10v。有些用于信号控制的MOS管如2N7002K,Vgs为10V和4.5V时产生的压降差不多,可以根据情况选择10v或者4.5v左右的导通电压。因此对信号控制来说,原则上是选择导通时产生的压降越小越好。

那么对于使用在电源控制方面,既需要电压也需要电流的大功率MOS管来说,就需要完全导通,那么导通电压是多少呢?我们再来看一个大功率N沟道MOS管AO1428A,如下图

MOS管导通压降

从图中可以看出Vgs为10v和4.5v时,Id为12.4A,都达到最大,都可完全导通。但10v比4.5v的导通电阻小,产生压降小(大约差0.7v),并且10v的开关速度快,损失的能量少,开关效率高,所以首选10v。至于P沟道MOS管,跟N沟道的差不多,这时不做解析了,它用在信号控制方面的很少,主要是用在电源控制如AO4425,G极电压必须低于S极10V以上,也就是Vgs《-10v,才能完全导通(Rds= 9 mΩ左右)。如下图

MOS管导通压降

总结:信号控制使用的MOS管,只要电压,不需要电流,要求导通时产生的压降Vds最小,首选Vgs=4.5v左右,对信号控制来说,原则上是选择导通时产生的压降越小越好。电源控制使用的MOS管,既要电压也要电流,要求完全导通,要求Id最大,产生的压降Vds最小,首选Vgs=10v左右。

如何把Mos管导通时电压降控制在最小?

在用FDS6890A型号N-mos,用作开关,漏极加10伏电压,栅极加0到5伏方波控制导通闭合,但是测量源极电压时候只有0到8伏的方波输出。

怎么提高Mos管效率,或者是用一些高级点的电路?

首先要了解MOS管的工作原理。MOS管与一般晶体三极管是不同的。它是电压控制元件,它是栅极电压控制的是S-D极间的体电阻。在栅极施加不同的电压,源-漏极之间就会有电阻的变化,这就是MOS管的工作原理。栅极电压对应在器件S-D极的电阻变化曲线可以查器件手册。根据MOS管的这个特性,既可以选择将MOS管作放大器工作,也可以选择作为开关工作。

根据以上原理分析,在你的问题中,如果要使MOS管作在开关状态,就要对栅极施加足够的电压,它才能充分起到开关作用。你在栅极施加的电压只有5V(对于单管而言我认为栅极电压低了,一般应该在12V左右比较好),这个电压下MOS管的夹断电阻依然比较大,所以输出只有8V。

MOS管导通条件

导通与截止由栅源电压来控制,对于增强型场效应管来说,N沟道的管子加正向电压即导通,P沟道的管子则加反向电压。一般2V~4V就可以了。但是,场效应管分为增强型(常开型)和耗尽型(常闭型),增强型的管子是需要加电压才能导通的,而耗尽型管子本来就处于导通状态,加栅源电压是为了使其截止。

开关只有两种状态通和断,三极管和场效应管工作有三种状态:

1、截止;

2、线性放大;

3、饱和(基极电流继续增加而集电极电流不再增加);

使晶体管只工作在1和3状态的电路称之为开关电路,一般以晶体管截止,集电极不吸收电流表示关;以晶体管饱和,发射极和集电极之间的电压差接近于0V时表示开。开关电路用于数字电路时,输出电位接近0V时表示0,输出电位接近电源电压时表示1。所以数字集成电路内部的晶体管都工作在开关状态。 场效应管按沟道分可分为N沟道和P沟道管(在符号图中可看到中间的箭头方向不一样)。

MOS管导通压降

按材料分可分为结型管和绝缘栅型管,绝缘栅型又分为耗尽型和增强型,一般主板上大多是绝缘栅型管简称MOS管,并且大多采用增强型的N沟道,其次是增强型的P沟道,结型管和耗尽型管几乎不用。场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.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.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。

MOS管导通过程

导通时序可分为to~t1、t1~t2、 t2~t3 、t3~t4四个时间段,这四个时间段有不同的等效电路。

1)t0-t1:C GS1 开始充电,栅极电压还没有到达V GS(th),导电沟道没有形成,MOSFET仍处于关闭状态。

2)[t1-t2]区间, GS间电压到达Vgs(th),DS间导电沟道开始形成,MOSFET开启,DS电流增加到ID, Cgs2 迅速充电,Vgs由Vgs(th)指数增长到Va。

3)[t2-t3]区间,MOSFET的DS电压降至与Vgs相同,产生Millier效应,Cgd电容大大增加,栅极电流持续流过,由于C gd 电容急剧增大,抑制了栅极电压对Cgs 的充电,从而使得Vgs 近乎水平状态,Cgd 电容上电压增加,而DS电容上的电压继续减小。

4)[t3-t4]区间,至t3时刻,MOSFET的DS电压降至饱和导通时的电压,Millier效应影响变小,Cgd 电容变小并和Cgs 电容一起由外部驱动电压充电, Cgs 电容的电压上升,至t4时刻为止.此时C gs 电容电压已达稳态,DS间电压也达最小,MOSFET完全开启。

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