詳解MOS管及其結構原理圖

什麼是 mos 管

mos 管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導體(semiconductor)場效應晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。MOS 管的 source 和 drain 是可以對調的,他們都是在 P 型 backgate 中形成的 N 型區。在多數情況下,這個兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。

雙極型晶體管把輸入端電流的微小變化放大後,在輸出端輸出一個大的電流變化。雙極型晶體管的增益就定義為輸出輸入電流之比(beta)。另一種晶體管,叫做場效應管(FET),把輸入電壓的變化轉化為輸出電流的變化。FET 的增益等於它的 transconductance, 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。市面上常有的一般為 N 溝道和 P 溝道,詳情參考右側圖片(N 溝道耗盡型 MOS 管)。而 P 溝道常見的為低壓 mos 管。

場效應管通過投影一個電場在一個絕緣層上來影響流過晶體管的電流。事實上沒有電流流過這個絕緣體,所以 FET 管的 GATE電流非常小。最普通的 FET 用一薄層二氧化硅來作為 GATE 極下的絕緣體。這種晶體管稱為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管,或,金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)。因為 MOS 管更小更省電,所以他們已經在很多應用場合取代了雙極型晶體管。

mos 管優勢

1. 可應用於放大。由於場效應管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。

2. 很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用於多級放大器的輸入級作阻抗變換。

3. 可以用作可變電阻。

4. 可以方便地用作恆流源。

5. 可以用作電子開關。

6. 在電路設計上的靈活性大。柵偏壓可正可負可零,三極管只能在正向偏置下工作,電子管只能在負偏壓下工作。另外輸入阻抗高,可以減輕信號源負載,易於跟前級匹配。

MOS 管結構原理圖解

1、結構和符號(以 N 溝道增強型為例)

在一塊濃度較低的 P 型硅上擴散兩個濃度較高的 N 型區作為漏極和源極,半導體表面覆蓋二氧化硅絕緣層並引出一個電極作為柵極。

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其他 MOS 管符號

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2、工作原理(以 N 溝道增強型為例)

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(1)VGS=0 時,不管 VDS 極性如何,其中總有一個 PN 結反偏,所以不存在導電溝道。

VGS=0,ID=0

VGS 必須大於 0,管子才能工作。

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(2)VGS》0 時,在 Sio2 介質中產生一個垂直於半導體表面的電場,排斥 P 區多子空穴而吸引少子電子。當 VGS 達到一定值時 P 區表面將形成反型層把兩側的 N 區溝通,形成導電溝道。

VGS》0→g 吸引電子→反型層→導電溝道

VGS↑→反型層變厚→VDS↑→ID↑

(3)VGS≥VT 時而 VDS 較小時:

VDS↑→ID↑

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VT:開啟電壓,在 VDS 作

用下開始導電時的 VGS°

VT=VGS—VDS

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(4)VGS》0 且 VDS 增大到一定值後,靠近漏極的溝道被夾斷,形成夾斷區。

VDS↑→ID 不變

mos 管三個極分別是什麼及判定方法

mos 管的三個極分別是:G(柵極),D(漏極)s(源及),要求柵極和源及之間電壓大於某一特定值,漏極和源及才能導通。

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1. 判斷柵極 G

MOS 驅動器主要起波形整形和加強驅動的作用:假如 MOS 管的 G 信號波形不夠陡峭,在點評切換階段會造成大量電能損耗其副作用是降低電路轉換效率,MOS 管發燒嚴峻,易熱損壞 MOS 管 GS 間存在一定電容,假如 G 信號驅動能力不夠,將嚴峻影響波形跳變的時間。

將 G-S 極短路,選擇萬用表的 R×1 檔,黑表筆接 S 極,紅表筆接 D 極,阻值應為幾歐至十幾歐。若發現某腳與其字兩腳的電阻均呈無限大,並且交換表筆後仍為無限大,則證實此腳為 G 極,由於它和另外兩個管腳是絕緣的。

2. 判斷源極 S、漏極 D

將萬用表撥至 R×1k 檔分別丈量三個管腳之間的電阻。用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低(一般為幾千歐至十幾千歐)的一次為正向電阻,此時黑表筆的是 S 極,紅表筆接 D 極。因為測試前提不同,測出的 RDS(on)值比手冊中給出的典型值要高一些。

3. 丈量漏 - 源通態電阻 RDS(on)

在源 - 漏之間有一個 PN 結,因此根據 PN 結正、反向電阻存在差異,可識別 S 極與 D 極。例如用 500 型萬用表 R×1 檔實測一隻 IRFPC50 型 VMOS 管,RDS(on)=3.2W,大於 0.58W(典型值)。

測試步驟:

MOS 管的檢測主要是判斷 MOS 管漏電、短路、斷路、放大。

其步驟如下:

假如有阻值沒被測 MOS 管有漏電現象。

1、把連接柵極和源極的電阻移開,萬用表紅黑筆不變,假如移開電阻後錶針慢慢逐步退回到高阻或無限大,則 MOS 管漏電,不變則完好

2、然後一根導線把 MOS 管的柵極和源極連接起來,假如指針立刻返回無限大,則 MOS 完好。

3、把紅筆接到 MOS 的源極 S 上,黑筆接到 MOS 管的漏極上,好的錶針指示應該是無限大。

4、用一隻 100KΩ-200KΩ的電阻連在柵極和漏極上,然後把紅筆接到 MOS 的源極 S 上,黑筆接到 MOS 管的漏極上,這時錶針指示的值一般是 0,這時是下電荷通過這個電阻對 MOS 管的柵極充電,產生柵極電場,因為電場產生導致導電溝道致使漏極和源極導通,故萬用表指針偏轉,偏轉的角度大,放電性越好。

MOS 管(場效應管)的應用領域

1:工業領域、步進馬達驅動、電鑽工具、工業開關電源

2:新能源領域、光伏逆變、充電樁、無人機

3:交通運輸領域、車載逆變器、汽車 HID 安定器、電動自行車

4:綠色照明領域、CCFL 節能燈、LED 照明電源、金滷燈鎮流器

MOS 管降壓電路

圖中 Q27 是 N 溝道 MOS 管,U22A 的 1 腳輸出高電平時 Q27 導通,將 VCC—DDR 內存電壓降壓,得到 1.2V—HT 總線供電,而 U22A 的 1 腳輸出低電平時 Q27 截止,1.2V_HT 總線電壓為 0V。

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