MOS管课件Word下载.docx

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从应用的角度来讲，漏极相对于三极管的集电极，源级相当于三极管的发射极，栅极相当于三极管的基极。

对于单个的大功率MOS管，生产时在内部已经集成了体二极管，一般用在电机驱动等场合，这个二极管能保护MOS管不被高压损坏，当VDD高压时，二极管反向击穿，大电流从二极管流过，或者电机产生的过高的反向电动势也可以从二极管流过。

图1.3

2、实际工作过程

定义：

开启电压（UT）（一般4V以上）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。

N沟道增强型MOS管的基本特性：

uGS＜UT，管子截止，

uGS＞UT，管子导通。

UGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压UDS作用下，漏极电流ID越大，这时管子工作在放大区，当UGS增大到某个值时，ID不在增大，导电沟道呈现饱和状态（此时当开关用）。

3、双极型和场效应型三极管的比较

二、主要参数

1、直流参数

（1）结型场效应管和耗尽型MOSFET的主要参数

1）饱和漏极电流IDSS（ID0）：

IDSS指的是对应uGS=0时

的漏极电流。

2）夹断电压UGSoff：

当栅源电压uGS=UGSoff时，

iD=0。

（2）增强型MOSFET的主要参数

对增强型MOSFET来说，主要参数有开启电压

UGSth，即当uGS>

uGSth时，导电沟道才形成，iD≠0。

（3）输入电阻RGS

对结型场效应管，RGS在108~1012Ω之间。

对MOS管，RGS在1010~1015Ω之间。

通常认为RGS→∞。

2、极限参数

场效应管也有一定的运用极限，若超过这些极限值，管子就可能损坏。

场效应管的极限参数如下：

（1）栅源击穿电压U（BR）GSO。

（2）漏源击穿电压U（BR）DSO。

（3）最大功耗PDM：

PDM=ID·

UDS

3、交流参数

（1）跨导gm

MOS管里跨导的概念相当于三级管里面的放大倍数

。

跨导gm的定义为

gm的大小可以反映栅源电压uGS对漏极电流iD的控制能力的强弱。

gm可以从转移特性或输出特性中求得，也可以用公式计算出来。

1）对JFET和耗尽型MOS管，电流方程为

那么，对应工作点Q的gm为

式中，IDQ为直流工作点电流。

可见，工作点电流增大，跨导也将增大。

2）而对增强型MOSFET，其电流方程为

上式表明，增大场效应管的宽长比和工作电流，可以提高gm。

（2）输出电阻rds

输出电阻rds定义为

恒流区的rds可以用下式计算：

4、附加参数

（1）开启电压UT

UT是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。

（2）夹断电压UP

UP是MOS耗尽型和结型FET的参数，当UGS=UP时,漏极电流为零。

三、名词解释及应用说明

1、增强型与耗尽型MOS管

耗尽型MOS管与增强型MOS管基本相似,其区别仅在于栅－源极间电压Vgs=0时，耗尽型MOS管中的漏－源极间已有导电沟道产生，而增强性则没有导电沟道。

2、高端驱动及低端驱动

NMOS适合源级接地的低端驱动模式，而PMOS则适合源级接VCC的高端驱动。

图2.1NMOS低端驱动图2.2PMOS高端驱动

由于NMOS容易制造、作为开关时导通电阻小且价格低廉，所以在高端驱动是，也会用到NMOS，此时栅极电压需要要比电源电压高（通过电荷泵等方式实现），控制电路稍微复杂。

3、几种场效应管的特性曲线

（1）输出特性曲线：

ID=f（UDS）|UGS=const

（2）转移特性曲线：

ID=f（UGS）|UDS=const

（3）开启电压UT

（4）夹断电压UP

图2.3曲线对比

图2.4结型场效应管输出特性及转移特性曲线

图2.5耗尽型场效应管输出特性及转移特性曲线

图2.6增强型场效应管输出特性及转移特性曲线

图2.7各种场效应管输出特性曲线对比

图2.8各种场效应管转移特性曲线对比

4、MOS管的开关用法

1、MOS管的三个区：

可变电阻区（对应三极管的饱和区），恒流区（对应三极管的放大区），夹断区（对应三极管的截止区），还有一个击穿区（对应三极管的击穿区，属于电力电子内容）。

2、MOS管的导通是一个过程。

对于N-MOSFET来说，Ugs（th）是指刚刚形成导电沟道所需要的Ugs电压，注意这里的定语——刚刚形成导电沟道。

随着Ugs加强，导电沟道还会逐步变宽，到一定程度，这个沟道的大小就不再随着电压变宽了（类似于水龙头，Ugs（th）就相当于刚刚有水，但增加到一定程度，水流的粗细就不再变了），一般来说，MOS管要比较好的导通需要10V左右的电压。

3、MOS管的开关状态是指在可变电阻区和夹断区之间切换（最佳），但也可以是恒流区和夹断区之间切换（不过不推荐，此时MOS管相当于工作在放大状态，外部电压大量加在DS上，导致UDS会很大，再加上电流，会引起MOS管明显发热）。

5、MOS管的放大用法

6、选型及主要生产厂家

1、主要参数及选型

Mosfet参数含义说明

Features:

Vds：

DS击穿电压.当Vgs=0V时，MOS的DS所能承受的最大电压

Rds（on）：

DS的导通电阻.当Vgs=10V时，MOS的DS之间的电阻

Id：

最大DS电流.会随温度的升高而降低

Vgs:

最大GS电压.一般为：

-20V~+20V

Idm:

最大脉冲DS电流.会随温度的升高而降低，体现一个抗冲击能力，跟脉冲时间也有关系

Pd:

最大耗散功率

Tj:

最大工作结温，通常为150度和175度

Tstg:

最大存储温度

Iar:

雪崩电流

Ear:

重复雪崩击穿能量

Eas:

单次脉冲雪崩击穿能量

BVdss：

DS击穿电压

Idss:

饱和DS电流，uA级的电流

Igss:

GS驱动电流，nA级的电流.

gfs:

跨导

Qg:

G总充电电量

Qgs:

GS充电电量

Qgd:

GD充电电量

Td（on）:

导通延迟时间，从有输入电压上升到10%开始到Vds下降到其幅值90%的时间

Tr:

上升时间，输出电压VDS从90%下降到其幅值10%的时间

Td（off）:

关断延迟时间，输入电压下降到90%开始到VDS上升到其关断电压时10%的时间

Tf:

下降时间，输出电压VDS从10%上升到其幅值90%的时间

Ciss:

输入电容，Ciss=Cgd+Cgs.

Coss:

输出电容，Coss=Cds+Cgd.

Crss:

反向传输电容，Crss=Cgc.

2、主要生产厂家

IR，NEC，ST，FAIRCHILD，AP，英飞凌，AOS万代。