MOS管原理-非常详细.ppt

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MOS管的那些事儿,2012.11.15,我们在笔记本主板维修中见到的MOS管几乎都是绝缘栅增强型，这里也就只说说它的那些事儿吧。

而且，我们不谈原理，只谈应用。

呵呵，让我们来看看MOS管，分辨一下他们怎么区别，怎么用吧。

我们分“电路符号”和“实物”两部分来看吧。

1三个极怎么判定,电路符号：

2区别他们是N沟道还是P沟道,3寄生二极管的方向如何判定,4它能干吗用呢,5简单吗？

那我们来做个挑错游戏吧,1三个极怎么分辨,实物：

2它是N沟道还是P沟道的呢,3能量出它是好是坏吗,电路符号,电路符号篇,开始之前，一个小测试：

电路符号,G（栅极）呢？

请回答：

哪个脚是S（源极）？

哪个脚是D（漏极）？

是P沟道还是N沟道MOS？

如果接入电路，D极和S极，哪一个该接输入，哪个接输出？

你答对了吗？

再来一个，试试看：

电路符号,G（栅极）呢？

哪个脚是S（源极）？

哪个脚是D（漏极）？

是P沟道还是N沟道MOS？

依据是什么？

如果接入电路，D极和S极，哪一个该接输入，哪个接输出？

这次怎么样？

电路符号,1三个极怎么判定？

MOS管符号上的三个脚的辨认要抓住关键地方。

D极，不论是P沟道还是N沟道，是单独引线的那边。

S极,G极,D极,G极，不用说比较好认。

S极，不论是P沟道还是N沟道，两根线相交的就是；,电路符号,2他们是N沟道还是P沟道？

三个脚的极性判断完后，接下就该判断是P沟道还是N沟道了：

箭头指向G极的是N沟道,N沟道MOSFET,电路符号,箭头背向G极的是P沟道,当然也可以先判断沟道类型，再判断三个脚极性。

P沟道MOSFET,电路符号,S极,G极,D极,小测试：

先判断是什么沟道，再判断三个脚极性。

S极,G极,D极,P沟道MOSFET,N沟道MOSFET,电路符号,3寄生二极管的方向如何判定？

接下来，是寄生二极管的方向判断：

S极,G极,D极,N沟道,S极,G极,D极,P沟道,它的判断规则就是：

N沟道，由S极指向D极；P沟道，由D极指向S极。

电路符号,S极,G极,D极,N沟道,S极,G极,D极,P沟道,上面方法不太好记，一个简单的识别方法是：

（想像DS边的三节断续线是连通的）,不论N沟道还是P沟道MOS管，中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭头方向总是一致的：

要么都由S指向D，要么都由D指向S。

0V,5V,电路符号,4它能干吗用呢？

在我们天天面对的笔记本主板上，MOS管有两大作用：

开关作用；隔离作用。

此处电压被拉低,开关作用

（1）:

PQ27控制脚为低电平,电路符号,此处电压不被拉低,3V,GND,0V,开关作用

（1）:

PQ27控制脚为高电平,电路符号,以上MOS开关实现的是信号切换（高低电平切换）。

再来看个MOS开关实现电压通断的例子吧。

由+1.5V_SUS产生+1.5V电路

（1）,0V,0V,电路符号,MOS开关实现电压通断的例子：

由+1.5V_SUS产生+1.5V电路

（2）,+15V,+1.5V,电路符号,看过前面的例子，你能总结出“MOS管用做开关时在电路中的连接方法”吗？

其实关键就是：

确定哪一个极连接输入端；哪个极连接输出端。

控制极电平为“？

V”时MOS管导通（饱和导通）？

控制极电平为“？

V”时MOS管截止？

回顾前面的例子，你找到它们的规律了吗？

小提示：

MOS管中的寄生二极管方向是关键。

电路符号,小结：

“MOS管用作开关时在电路中的连接方法”,NMOS管：

D极接输入；S极接输出。

PMOS管：

S极接输入；D极接输出。

输入端,输入端,输出端,输出端,导通时,导通时,电路符号,反证：

NMOS管正确接法：

D极接输入；S极接输出。

PMOS管正确接法：

S极接输入；D极接输出。

输入,假如：

S接输入，D接输出呢？

输出,由于寄生二极管直接导通，因此S极电压可以无条件到D极，MOS管就失去了开关的作用。

假如反接：

D接输入，S接输出。

输入,输出,同样失去了开关作用。

电路符号,小结：

“MOS管的开关条件”,前面解决了MOS管的接法问题，接下来谈谈MOS管的开关条件：

控制极电平为“？

V”时MOS管导通（饱和导通）？

控制极电平为“？

V”时MOS管截止？

这个问题涉及到MOS管原理，我们这里不谈，只记结果：

不论N沟道还是P沟道MOS管，G极电压都是与S极做比较。

N沟道：

UGUS时导通。

（简单认为）UG=US时截止。

P沟道：

UGUS时导通。

（简单认为）UG=US时截止。

但UG比US大（或小）多少伏时MOS管才会饱和导通呢？

电路符号,UG比US大（或小）多少伏时MOS管才会饱和导通呢？

这要看具体的MOS管，不同MOS管需要的压差不同。

饱和导通问题：

在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：

信号切换用MOS管：

UG比US大3V-5V即可，实际上只要导通即可，不必须饱和导通。

比如常见的：

2N7002，2N7002E，2N7002K，2N7002D，FDV301N。

电压通断用MOS管：

UG比US应大于10V以上，而且开通时必须工作在饱和导通状态。

常见的有：

AOL1448，AOL1428A，AON7406，AON7702，MDV1660，AON6428L，AON6718L，AO4496，AO4712，AO6402A，AO3404，SI3456DDV，MDS1660URH，MDS2662URH，RJK0392DPA，RJK03B9DP。

PMOS管则和NMOS条件刚好相反。

电路符号,示例1：

0V,3V,NMOS管：

2N7002E,5V,作用：

信号切换（开关）常用接法：

S极接地，US=0V。

截止条件：

UG=US=0V。

导通条件：

UG比US大3V-5V即可，UG=3V。

电路符号,示例2：

+15V,NMOS管：

AON7406,5V,作用：

电压通断（开关）常用接法：

D极接输入，UD=5V。

S极接输出。

截止条件：

UG=US=0V。

导通条件：

UG比US大10V以上，UG=US+10V=15V。

（导通时，US=5V）,0V,5V,S极,G极,D极,电路符号,示例3：

+6V,PMOS管：

AOD425,+19V,作用：

电压通断（开关）常用接法：

S极接输入，US=19V。

D极接输出。

截止条件：

UG=US=19V。

导通条件：

UG比US小10V以上，UG=US-13V=6V。

0V,+19V,+19V,电路符号,如果我们想实现线路上电流的单向流通，比如只让电流由A-B，阻止由B-A请问可以怎么做？

方法1：

加入一个二级管,隔离作用：

方法2：

加入MOS管,电路符号,所以，所谓的MOS管的隔离作用，其实质也就是实现电路的单向导通，它就相当于一个二级管。

此处MOS管实现的功能就是：

隔离作用。

但在电路中我们常用隔离MOS，是因为：

使用二级管，导通时会有压降，会损失一些电压。

而使用MOS管做隔离，在正向导通时，在控制极加合适的电压，可以让MOS管饱和导通，这样通过电流时几乎不产生压降。

电路符号,示例1：

PMOS管：

AOL1413,作用：

隔离,19V,5V,接地,19V,19V,6V,19V,19V,隔离,大家有兴趣可分析一下：

拔掉适配器后只用电池供电时AOL1413的工作情况，试试吧！

笔记本电脑中用到的隔离MOS管只有两个。

下面我们来分步讨论一下它的原理，为了方便，隔离MOS管都用二级管代替表示。

笔记本主板上的隔离，其实质是将适配器电压（+19V）和电池电压（+12V左右）分隔开来。

不让它们直接相通。

但又能在拔除任意一种电源时，保证电脑都有持续的供电，实现电源无缝切换。

电路符号,VIN,19V,19V,隔离,1.只用适配器时,电路符号,VIN,12V,12V,隔离,2.只用电池时,问题：

为什么在不用适配器时，还要用Q1隔离12V呢？

Q1,Q2,我找到的一种解释是：

人们在使用笔记本电脑时，经常会同时插上适配器和电池。

如果遇到电网停电，笔记本会自动切换到电池12V供电。

这个时候适配器虽然不再供电，但仍相连在笔记本上。

如果没有Q1隔离，12V电压会直接进入适配器内部的输出电路，有可能烧毁适配器。

这一解释自己没有做过验证，大家可以讨论一下对与错。

电路符号,19V,12V,19V,隔离,3.适配器+电池,问题：

如果不用Q2隔离，同时插上适配器和电池会怎样？

现象是：

大电流。

当然这只有在维修稳压电源上才可以看到：

电流直接达到稳压电源的最大值6A以上，短路灯狂闪。

电池充电不就是用较高的电压加到电池上来进行的吗？

那么，你觉得，为什么会出现这样的现象呢？

电路符号,讨论：

“不用Q2隔离，或者是Q2被击穿短路时大电流的原因”,电池电压一般是在12V以下，我们就将其看作12V。

19V电源呢，我们也可以当作一个大电池，那么一个19V的电池和一个12V的电池如下相连，导线中电流会是多少呢？

?

A,经过两次等效，就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端。

电路符号,导线的电阻极小，如果我们认为它是0.1欧姆。

那么在导线中流过的电流会是多少：

?

A,电流=,稳压电源的最大电流一般是6A左右，所以会出现大电流报警。

而正常的电池充电电压是经过芯片精密控制的，一般只比电池实际电压高出一点点，以保证电流不会过大造成电池过分发热。

当Q2隔离管击穿短路后，长时间的超负荷工作，极有可能损坏适配器。

电路符号,MOS管作用总结：

（结合寄生二极管）,如果MOS管用作开关时，（不论N沟道还是P沟道），一定是寄生二极管的负极接输入边，正极接输出端或接地。

否则就无法实现开关功能了。

所以，N沟道一定是D极接输入，S极接输出或地。

P沟道则相反，一定是S极接输入，D极接输出。

如果MOS管用作隔离时，（不论N沟道还是P沟道），寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单向导通方向一致。

笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见，但也有极少的主板用NMOS来实现。

电路符号,5做个挑错游戏吧,有没有发现过笔记本电路图上的MOS管也有画错的？

通过前面的学习，我们来做个挑错游戏吧，看看你能发现多少错误？

图1,电路符号,图2,两张截图里，你发现了几处错误？

答案在文档最后面。

实物,实物篇,实物,看看这些MOS管：

呵呵，都是很常见的吧？

G（栅极）呢？

能告诉大家，哪个脚是S（源极）吗？

哪个脚是D（漏极）？

是P沟道还是N沟道MOS？

呵呵，这个有点难哦。

给你万用表，怎么测量MOS管是好是坏呢？

实物,1如何分辨三个极？

首先，来看看常见的SO-8封装MOS管吧。

共有八个脚，显然会有几个脚内部是相连的。

第1步：

请确定MOS管PIN1（第一脚）,方法：

芯片上会用一个小圆点标示出PIN1，它一般会在芯片的左下角。

第2步：

请确定MOS管其他脚,方法：

从PIN1开始，逆时针方向依次为2，3，.6，7，8脚。

实物,第3步：

请确定三个极。

D极单独位于一边，而G极是第4PIN。

剩下的3个脚则是S极。

它们的位置是相对固定的，记住这一点很有用。

请注意：

不论NMOS管还是PMOS管，上述PIN脚的确定方法都是一样的。

看看我们常见的NMOS管4816：

假如MOS管表面磨损，或是无法辨认PIN1的标记圆点，你可以用什么方法确认PIN1脚，以及G极，D极和S极？

拿出万用表，试试吧！

实物,再来看看相似的DFN封装MOS管：

外形上来看，DNF封装的MOS管仍旧有8个脚，但已经变成贴片形式，节约了高度，散热性能更好些。

但其PIN脚极性还是一样排列。

还有UltraSO-8封装的MOS管：

UltraSO-8封装的MOS管相对DFN封装厚度上有点增加，PIN1,2,3直接相连成为S极。

实物,接下来，看看6个脚的TSOP-6封装MOS管：

PIN1,2,5,6为D极；PIN3为G极；PIN4为S极。

同样是6个脚，的SOT-363封装MOS管则为双MOS管：

实物,最后，3PIN脚的MOS管：

（1）SOT-23,PIN1为G极；PIN2为S极；PIN3为D极。

但请大家特别注意：

主板上标示的PIN1与PIN2脚与此刚好颠倒了。

主板图纸上也是如此。

而且，似乎作为一种错误的习惯被保持了下来。

另外一种3PI