在實際項目中,我們基本都用增強型mos管,分為N溝道和P溝道兩種。
我們常用的是NMOS,因為其導通電阻小,且容易制造。在MOS管原理圖上可以看到,漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管,在驅動感性負載(如馬達),這個二極管很重要。順便說一句,體二極管只在單個的MOS管中存在,在集成電路芯片內部通常是沒有的。
1.導通特性
NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會導通,適合用于源極接地時的情況(低端驅動),只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,適合用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅動中,通常還是使用NMOS。
2.MOS開關管損失
不管是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在,這樣電流就會在這個電阻上消耗能量,這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。
MOS在導通和截止的時候,一定不是在瞬間完成的。MOS管兩端的電壓有一個下降的過程,流過的電流有一個上升的過程,在這段時間內,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多,而且開關頻率越高,損失也越大。
導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大。縮短開關時間,可以減小每次導通時的損失;降低開關頻率,可以減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。
3.MOS管驅動
跟雙極性晶體管相比,一般認為使MOS管導通不需要電流,只要GS電壓高于一定的值,就可以了。這個很容易做到,但是,我們還需要速度。
在MOS管的結構中可以看到,在GS,GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅動,實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流,因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路,所以瞬間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
第二注意的是,普遍用于高端驅動的NMOS,導通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統里,要得到比VCC大的電壓,就要專門的升壓電路了。很多馬達驅動器都集成了電荷泵,要注意的是應該選擇合適的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。
N溝道和P溝道簡單的判斷方法
MOS管符號上的三個腳的辨認要抓住關鍵地方 :
G極,不用說比較好認。S極,不論是P溝道還是N溝道,兩根線相交的就是。D極,不論是P溝道還是N溝道,是單獨引線的那邊。
2. 他們是N溝道還是P溝道?
三個腳的極性判斷完后,接下就該判斷是P溝道還是N溝道了:
當然也可以先判斷溝道類型,再判斷三個腳極性,判斷溝道之后,再判斷三個腳極性。
3. 寄生二極管的方向如何判定?
接下來,是寄生二極管的方向判斷:
它的判斷規則就是: N溝道,由S極指向D極;P溝道,由D極指向S極。
4. 簡單的判斷方法
上面方法不太好記,一個簡單的識別方法是:
(想像DS邊的三節斷續線是連通的)
不論N溝道還是P溝道MOS管,中間襯底箭頭方向和寄生二極管的箭頭方向總是一致的:要么都由S指向D,要么都由D指向S。
5. MOS管能干嗎用?
在我們天天面對的筆記本主板上,MOS管有一個很重要的作用:開關作用
以上MOS開關實現的是信號切換(高低電平切換)。再來看個MOS開關實現電壓通斷的例子吧,MOS開關實現電壓通斷的例子:由+1.5V_SUS產生+1.5V電路
看過前面的例子,你能總結出“MOS管用做開關時在電路中的連接方法”嗎?其實關鍵就是:確定哪一個極連接輸入端;哪個極連接輸出端。
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