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MOS管(MOSFET)基础知识-结构,特性,驱动电路详解

MOS管(MOSFET)详细介绍了驱动电路的基驱动电路详细说明

MOS管(MOSFET)基础知识:结构、特性、驱动电路

下面是对MOSFET及MOSFET总结了驱动电路基础,参考了一些数据。MOS管的介绍,特性,驱动。

1,MOS管道类型和结构 MOSFET管是FET一个(另一个)JFET),可制成增强型或耗尽型,P有四种类型的沟或N沟,但实际应用只有增强N沟MOS管道和增强型P沟MOS因此,通常提到管道NMOS,或者PMOS指的是这两种。 对于这两种增强型MOS更常用的管道是NMOS。原因是导电阻小,制造方便。因此,一般用于开关电源和电机驱动的应用NMOS。下面的介绍大多是NMOS为主。

MOS寄生电容存在于管脚之间,这不是我们需要的,而是由于制造过程的限制。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路时更加麻烦,但没有办法避免,稍后再详细介绍。 在MOS从管道原理图可以看出,漏极和源极之间有寄生二极管。这种二极管在驱动感性负载(如电机)时非常重要。顺便说一句,体二极管只是单个的MOS集成电路芯片通常不存在于管道中。

2,MOS管导通特性 导通是指作为开关,相当于开关关闭。 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如果小于一定值,就会导通,适合源极接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。

3,MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS,导通后有导通电阻,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量称为导通损耗。选择导通电阻小的MOS管道会减少导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,也有几毫欧。 MOS导通和截止时间一定不能在瞬间完成。

MOS两端电压下降,流过的电流上升,MOS管道损失是电压和电流的乘积,称为开关损失。通常,开关损失远大于导通损失,开关频率越快,损失越大。 瞬时电压和电流的乘积很大,造成的损失也很大。缩短开关时间可以减少每次导通时的损失;减少开关频率可以减少单位时间内的开关次数。这两种方法都可以减少开关损失。

4,MOS管驱动 与双极性晶体管相比,一般认为使用MOS只要管道不需要电流,只要GS只要电压高于一定值。这很容易做到,但我们仍然需要速度。 在MOS在管的结构中可以看到,GS,GD寄生电容器之间存在,MOS管道的驱动实际上是对电容器的充放电。电容器的充电需要一个电流,因为电容器的充电瞬间可以看作是短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管道驱动时首先要注意的是瞬时短路电流的大小。

二是高端驱动一般用于高端驱动NMOS,栅极电压大于源极电压。而高端驱动MOS管道导通时源极电压和漏极电压(VCC)因此,此时栅极电压相同VCC大4V或10V。如果在同一个系统中,要得到比较VCC大电压需要一个特殊的升压电路。许多电机驱动器集成了电荷泵,应注意选择合适的外部电容,以获得足够的短路电流驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常用的MOS当然,设计管道的导电压需要一定的余量。而且电压越高,导电速度越快,导电阻越小。也有导电压较小的MOS在不同的领域工作,但在12V在汽车电子系统中,4V导通就够了。

MOS管简介:MOS管(MOSFET)基础知识

在讲MOS在管之前,让我们回忆一下半导体材料。如下图所示:

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N型半导体杂质为P原子,多子为电子

P型半导体杂质为B原子,多子为空穴

由于杂质半导体中有多子可以自由移动,当N型半导体与P型半导体接触时,多子发生扩散运动,自由电子和自由空穴形成空间电荷区,这通常被称为耗尽层。

另一个笔记:耗尽层中没有自由移动的导电粒子。

PN结电容的充电过程实际上可以看作是补充耗尽层复合物的自由带电颗粒。

外加电压:

当PN外部正偏电压高于PN当结束两端势垒区域的电压时,补充耗尽层的导电颗粒,可以像正常杂质半导体一样具有导电性和电路导通性。

相反,如果PN结外接反偏电压,耗尽层扩大,电路截止。

下面开始介绍MOS管,增强型N-MOSFET为例子讲解。

增强型N-MOSFET,全称:N在解释其结构之前,请记住几个关键词:

① N沟道

② 绝缘栅

③ 增强型

④ 体二极管

N沟道增强型MOSFET结构可视为:在P型半导体衬底上,制作两个N型半导体区域,并引用两个金属电极作为源极S和漏极D;在P衬底上做一层SiO2绝缘层,另一个金属电极作为栅极G。

其结构特征可解释为以下几点:

①由于N型半导体直接添加到P型半导体的衬底上,两个N区和P区之间会形成耗尽层。

②因为加了栅极GSiO在绝缘层上,与P型半导体衬底不导电,只有电场作用。

③栅极G外加电场后,吸引P型半导体中的自由电子,同时填充耗尽层,形成反型层导电沟道,连接两个N型半导体区域,使得增强型N-MOSFET导通。

④ 工艺上制作N-MOSFET将源极S与P类型半导体衬底直接连接,源极S等同于P型半导体衬底,与漏极DN型半导体区之间有一个PN结,该PN结即为N-MOSFET体二极管。

⑤增强型N-MOSFET每个电极之间都有寄生电容,其中源极S和漏极D之间的电容Cds在结构上输出电容是二极管的位置PN结电容;栅极G和S极、D极间寄生电容Cgd、Cgs输入电容的总和本质上是吸引反形层的电子。

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标签: 三极管驱动一只mosfet

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