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MOS管导通条件概述-过程-压降-提高效率等详解

MOS管导通特性概述

金属氧化层半导体场效晶体管是一种可广泛应用于模拟电路和数字电路的场效晶体管。MOSFET根据其通道的极性,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NMOSFET、PMOSFET、等。

MOS管导通过程

可分为导通时序tot1、t1t2、 t2~t3 、t3~t这四个时间段有不同的等效电路。

1)t0-t1:C GS1 开始充电,栅极电压还没达到V GS(th),未形成导电沟,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由于电容量大幅增加,栅极电流继续流动C gd 电容器急剧增加,抑制了栅极电压对Cgs 从而充电Vgs 接近水平状态,Cgd 电容上的电压增加DS电容器上的电压继续下降。

4)[t3-t4]区间,至t3时刻,MOSFET的DS当电压降至饱和导通时,Millier影响变小,Cgd 电容变小并和Cgs 电容器由外部驱动充电, Cgs 电容器电压上升至t4时刻为止.此时C gs 电容电压已达到稳态,DS间电压也最小,MOSFET完全开启。

MOS管的source和drain可以对调,都在P型backgateN型区中形成。在大多数情况下,这两个区域是相同的,即使两端对调也不会影响设备的性能。这设备被认为是对称的。与晶体管不同,MOS管道压降没有直接给出管道参数,而是给出导电阻Rds(on),SI2301导2301Dd=3.6A时是85mΩ,在Id=2A时是115mΩ,这可以计算出其管道压降在3.6A和2A时分别为0.306V和0.23V。

导通是指作为开关,相当于开关关闭。NMOS的特性,Vgs如果大于一定值,则导通,适用于源极接地(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。?PMOS的特性,Vgs如果小于一定值,就会导通,使用与源极接VCC情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS它可以很容易地用作高端驱动,但由于导通电阻大、价格昂贵、替代品种少,通常用于高端驱动NMOS。 在这里插入图片描述

MOS管导通压降有多大

如图所示,用于信号控制的小功率N通道MOS管2N7000,当Rds(on)是MOS管导通时,D极和S极之间的内生电阻会产生压降,所以越小越好。D极和S极间电流Id最大时完全导通。图中可见Vgs=10v完全导通,电阻Rds=5欧元左右,电流Id=500mA(最大,完全导通)产生压降Vds=2.5v。而Vgs=4.5v时,Id=75mA(不是最大的,没有完全导通),Rds=5.3欧元左右,虽然没有完全导通,但压降Vds=0.4v最小,比Vgs=10v压降要小得多。信号控制(控制)DS只要电压,极导通接地就不需要电流(为什么?这就是信号和电源的区别。基础很重要。如果你在这里不解释,请先补基础。MOS管导通时产生的压降越小越好,D极的电压可以直接拉到接近0v,因此首选Vgs=4.5v不选10左右v。一些用于信号控制MOS管如2N7002K,Vgs为10V和4.5V时产生的压降差不多,MOS管驱动电路可根据情况选择10v或者4.5v左右导通电压。因此,原则上,对于信号控制,导通时产生的压降越小越好。

在电源控制方面,需要电压和电流的大功率MOS管道需要完全导通,那么导通电压是多少呢?让我们来看看一个大功率N通道MOS管AO1428A,如下图 从图中可以看出Vgs为10v和4.5v时,Id为12.4A,都达到最大,都可以完全导通。但10v比4.5v导通电阻小,压降小(差约0.7v),并且10v开关速度快,能量损失少,开关效率高,首选10v。至于P沟道MOS管,类似于N沟,此时不做分析,很少用于信号控制,主要用于电源控制,如AO4425,G必须低于S极10V以上,即Vgs《-10v,能完全导通(Rds= 9 mΩ左右)。如下图 总结:使用信号控制MOS管道,只要电压不需要电流,导通过程中产生的压降就需要Vds最小,首选Vgs=4.5v原则上,对于信号控制,导通时产生的压降越小越好。使用电源控制MOS管道要求电压和电流,要求完全导通Id最大压降Vds最小,首选Vgs=10v左右。

如何把Mos最小限度地控制管导通时电压降?

在用FDS6890A型号N-mos,用作开关,漏极加10伏电压,栅极加0-5伏方波控制导开关闭,但测量源极电压时只有0-8伏方波输出。

怎么提高Mos管道效率,还是使用一些高级电路?

首先要了解MOS管道的工作原理。MOS管道不同于一般晶体三极管。它是电压控制元件,是栅极电压控制S-D极间体电阻。在栅极施加不同的电压时,源-漏极之间会发生电阻变化,即MOS管道的工作原理。栅极电压对应于设备S-D可查看极电阻变化曲线的设备手册。根据MOS可以选择管的这个特性MOS也可以选择管作放大器作为开关工作。

根据以上原理分析,如果你想在你的问题中使用它MOS当管道处于开关状态时,必须对栅极施加足够的电压,才能充分发挥开关的作用。您在栅极施加的电压只有5V(对于单管,我认为栅极电压低,一般应该是12V左右比较好),在这个电压下MOS管道的夹紧电阻还是比较大的,所以输出只有8V。

对于增强型场效应管,导通和截止由栅源电压控制,N管道加正向电压即导通,P反向电压用于沟管。V~4V没关系。但场效应管分为增强型(常开型)和耗尽型(常闭型)。增强管需要增加电压才能导通,耗尽管处于导通状态,加网源电压是为了使其停止。

开关只有两种状态,三极管和场效应管有三种状态:

1、截止;

二、线性放大;

饱和(基极电流继续增加,集电极电流不再增加);

使晶体管只工作在1和3状态的电路称为开关电路,一般为晶体管截止日期,集电极不吸收电流,发射极与集电极之间的电压差接近0V时表示开。数字电路使用开关电路时,输出电位接近0V当输出电位接近电源电压时,表示0。因此,数字集成电路内的晶体管处于开关状态。 根据沟道,场效应管可分为N沟和P沟(在符号图中可以看到中间箭头的方向不同)。 根据材料可分为结型管和绝缘栅管,绝缘栅分为耗尽型和增强型。一般来说,主板上的绝缘栅管大多简称MOS而且大多采用增强型N沟,其次是增强型P沟,结型管和耗尽型管几乎不需要。晶体管的场效应(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管.大多数载流子也被称为单极晶体管.属于电压控制半导体器件.场效应管采用多载流子导电,因此称为单极型装置,而晶体管即有多载流子,也采用少载流子导电,被称为双极装置.部分场效应管的源极和漏极可互换使用,栅压也可正负,灵活性优于晶体管。

标签: 足够晶体管导通

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