相關博客學習:
一、分類
場效應管分爲結型(JFET)
和金屬-氧化物-半導體型(MOSFET)
兩種類型,MOSFET應用廣泛,結型管(JFET)幾乎不用,MOSFET一般稱MOS管。
MOSFET有增強型(EMOS)和耗盡型(DMOS)兩大類,增強型和耗盡型每一類下面都有NMOS和PMOS。一般主板上使用最多的是增強型的MOS管,NMOS最多,一般用在信號控制方面;其次是PMOS,PMOS用在電源開關等方面,耗盡型幾乎不用。
場效應管分類
二、區分
箭頭指向G極的爲NMOS;箭頭背向G極的爲PMOS;
NMOS和PMOS區分
三、寄生二極管
寄生二極管有的也叫體二極管
。
NMOS寄生二極管由S極→D極,PMOS的寄生二極管由D極→S極。
寄生二極管和普通二極管一樣,正接會導通,反接會截止。所以對於NMOS,當S極接正,D極接負,寄生二極管會導通,反之,截止;對於PMOS管,當D極接正,S極接負,寄生二極管導通,反之,截止。
當滿足MOS管的導通條件時,MOS管的D極和S極會導通,因爲MOS管的導通內阻極小,一般mΩ級別,1A級別的電流,也才mV級別,所以D極和S極之間的導通壓降很小,不足以使寄生二極管導通,這點需要特別注意。
寄生二極管方向
四、導通條件
NMOS管導通條件:
,即G極和S極的壓差大於一定值,MOS管會導通,但是也不能大太多,否則燒壞MOS管,開啓電壓和其他參數可以看具體器件的SPEC
PMOS管導通條件:
,即S極和G極的壓差大於一定值,MOS管會導通,同樣的,具體參數看器件的SPEC
五、基本開關電路
1. NMOS管開關電路
MOS管截止狀態,OUT通過R1上拉到5V,OUT=5V;
當GPIO_CTRL電壓大於MOS管開啓電壓時,MOS管導通,D極電壓等於S極電壓,OUT=0V;
NMOS基本開關電路
2. PMOS管開關電路
PMOS最常用在電源開關中,下圖,當GPIO_CRTL=0V時,S和G極壓差大於MOS管開啓電壓時,MOS管導通,5V_VOUT=5V_VIN;
PMOS基本開關電路
六、與三極管比較
- 三極管是電流控制,MOS管是電壓控制,只容許從信號源取少量電流的情況下,選用MOS管;在信號電壓較低,有容許從信號源取較多電流的條件下,選用三極管。
- MOS管是單極性器件(靠一種多數載流子導電),三極管是雙極性器件(既有多數載流子,也要少數載流子導電)。
- 有些MOS管的源極和漏極可以互換運用,柵極也可正可負,靈活性比三極管好。
- MOS管應用普遍,可以在很小電流和很低電壓下工作。
- MOS管輸入阻抗大,低噪聲。
- MOS管較貴,三極管的損耗大。
- MOS管常用來作爲電源開關,以及大電流開關電路、高頻高速電路中,三極管常用來數字電路開關控制。
七、GS串聯電阻
- MOS管的輸入阻抗很大,容易受外界信號的干擾,只要少量的靜電,就會使G-S極間的等效電容兩端產生很高的電壓,如果不及時把這些靜電泄放掉,兩端的高壓就會使MOS管產生誤動作,甚至有可能擊穿G-S極;
- 提供偏置電壓。
八、G極串聯電阻
- 減緩從無窮大到;
- 防止震盪,一般單片機的I/O輸出口都會帶點雜散電感,在電壓突變的情況下,可能與柵極電容形成LC震盪,串聯電阻可以增大阻尼減小震盪效果;
- 減小柵極充電峯值電流。
十、米勒效應
1. 概述
MOS管的米勒效應是由於MOS管內部的米勒電容導致的。
當對MOS管的G極加電壓時,MOS管的開啓和關閉其實是對GS之間的電容進行充放電,當充電電壓達到開啓電壓時,MOS管會導通;MOS導通之後,電壓會下降,上升,此時MOS管趨近飽和,由於米勒效應,會持續一段時間不上升,這個不變的地方叫
米勒平臺
,此時已經達到最大,還在繼續下降,等到米勒電容充滿電,會繼續升高,直到MOS管徹底導通,幾乎爲0。
可以看出,因爲米勒電容的作用,使MOS管開啓時間變慢,因爲MOS管的開通是一個從無到有的過程,D極和S極交疊的區域變大,MOS管損耗變大。
米勒平臺
2. 產生原因
我們知道在MOS導通前,D極電壓大於G極電壓,MOS管寄生電容Cgd儲存的電量需要在其導通時注入G極與其中的電荷中和,因爲MOS管完全導通後G極電壓是大於D極電壓的。
想了解更多關於米勒效應的內容,可以參考MOS管的米勒效應
永遠相信美好的事情即將發生!作者記得誠,寫於安徽合肥,時間2020-02-21 PM17:45