pcb设计-器件:MOS管(增强型)

一、mos管结构

s:源极,g:栅极,d:漏极

上图是一个Pmos的结构,可以看到,对于S、D、G之间,都是不直接相连的,也就意味着,每一部分之间都会形成寄生电容。

在实际生产的器件中,很多厂商会选择将S与衬底进行短路,使二者之间形成等效二极管。也就是上图2标识右侧的部分。

二、MOS管的导通条件

NMOS:Vg-Vs>Vth,DS导通。

PMOS:Vg-Vs<Vth,DS导通。

三、MOS管与三极管的区别

(一)MOS管为电压控制元件,三极管为电流控制元件。

三极管导通的必要条件是be之间有持续的电流。MOS管导通的条件是gs之间有电压,因为gs之间也存在寄生电容,所以在上电压之后,即使将g浮空一段时间,在寄生电容放完电之前ds将一直是导通的。

(二)MOS管的优势

1.省电,保持导通不需要持续的额外电流。

2.导通阻抗小,也是使用的功耗小。

(三)三极管优势

耐大电压大电流。

四、MOS管的寄生电容

在g浮空之后,先前上电时已经给寄生电容充满了电,电压会维持一定时间。

解决:1.在gs之间添加一个电阻(一般选值为100K)。【通常也用于解决工频干扰】

2.前级使用推挽电路,不存在浮空态,在低电平下直接接地放电。

五、MOS管的寄生二极管

理想情况下,在G=0时,MOS管是不可能导通的。但是实际上,DS直接的压差如果大于寄生二极管的导通压降,也会直接导通DS。

解决:1.对称反转MOS管,重新设计电路,让电流的流向是D-S。

2.添加一个反向的MOS管,对冲两个寄生二极管。

六、用MOS管设计电源开关

(一)NMOS

MOS管用作控制负载的工作电源,需要使用自举电容或者一个比电源更高的控制信号来控制MOS的G。一般下,控制电压比较大也不现实,所以一般使用自举电容。

(二)PMOS

PMOS天生用作开关电路的设计。

当IN=1,三极管导通,PMOS的G直接接地,Vg<Vs,导通ds;当IN=0,三极管截止,G被直接拉到12V,Vg=Vs,截止。

注意:由于工艺原因,在频率较高,电流较大的情况下,MMOS的性能普遍更好。

七、PMOS的防反接电路

电源反接:此时 GND 接 12V、12V 接 GND,PMOS 源极电位变低,栅极被拉到原 12V(现在的 GND)电位,Vgs = 12V(反接后GND) - 0V(反接后12V) = +12V,PMOS 关断;同时寄生二极管反向偏置,整个电路没有电流,实现防反接保护。

八、MOS管DS之间的电流可以双向导通

由于MOS管结构的原因,在gs之间满足导通条件时,DS之间的电流可以双向导通。

九、MOS管的导通电流与Vgs

导通电流与Vgs近似成正比,大部分MOS管的Vgs>4.5V进入饱和状态。

十、MOS管的最大耐压

使用中需要注意Vgs,Vds,一般至少需要留出1.2倍的余量。

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