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纷歧样的开关丨MOS管的事情原理

2024-03-15 16:53

上次为各人先容了可以作为开关和具有放着述用的三极管 ,相信经由上篇文章的诠释 ,各人对三极管的开关作用也有一个详细的相识 ,但某些应用场景中 ,由于三极管是电流控制开关 ,在三极管开启历程中需要爆发功耗 ,并且在某些高压或低噪声需求电路中 ,三极管的应用始终差强人意 ,这个时间 ,就需要用到本文的主角——MOSFET 。

MOS ,是MOSFET的缩写 。MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管 ,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET) 。

Mos管和三极管一样 ,也有三个极 ,它们划分是栅极(gate)、源极(source)和漏极(drain) ,详细结构如下图所示:

图1为典范的Nmos内部结构 ,其中源极一样平常直接与衬底毗连 ,此时DS极之间就形成了一个体二极管(如图二中DS极中心的二极管) ,也就是说当电流可以直接从S→D的PN结偏向导通 。但正常MOS作为开关使用时 ,D极会比S极的电势更高 ,此时体二极管处于反向阻止状态 。而MOS管的栅极G ,是一层薄薄的金属片 ,与MOS的P结并没有直接接触 ,此时 ,若是在G极和S极之间施加一个电压 ,那么P结的电子会受到电场的影响 ,被吸引至两个N结之间 ,从而在DS间形成一个导电沟道 ,详细的事情原理可见图3 。

图3

那么一整个流程下来 ,MOS管就真正意义上抵达了开关的目的 。

而通过这个事情流程 ,我们也能够大致剖析一下MOSFET的一些要害参数 。

首先 ,是MOSFET的耐压:综合上面的MOS结构形貌我们可以相识到MOS的耐压着实就是体二极管的反向击穿电压 ,也就是规格书上面的VDSS 。

其次 ,MOSFET的耐流ID就是这个导电沟道所能遭受max功率下的电流 ,当凌驾规格的电流流过时MOSFET会急剧升温 ,最终导致MOSFET的销毁 ,现实应用中 ,留有足够余量和坚持MOSFET的优异散热可以大大增强MOSFET事情的稳固性 。

第三 ,我们知道栅极S的金属片着实未和P结接触 ,以是在两者之间也会保存一个寄生电容Ciss ,也叫输入电容 ,而这个电容直接影响到导电相同的形成速率 ,也就是MOSFET的开关速率 。我们知道 ,电容越大 ,充电的时间就越长 ,电容越小 ,电容充电的时间就越短 ,以是在MOSFET的选取中 ,若是需要MOSFET高频开关 ,那么这个参数越小越好 。

第四 ,导电沟道形成时 ,势必会爆发一个寄生电阻RDS(on) ,这个电阻通常为几毫欧到几欧姆不等 ,若是MOS处于长时间导通状态 ,无疑这个阻值越小 ,MOSFET的整体发热情形和功耗也会更小 。

以是在MOS选型替换中 ,除了耐压耐流封装等参数 ,还需要注重客户原型号的Ciss或RDS(on) 。若输入电容小 ,RDS(on)较大 ,那么这个MOS大都用于电路中频仍开关使用;反之 ,则MOS的主要事情状态为导通 ,且关于开关速率要求不会太敏感 。

以上即是本期的MOS管事情原理和参数解说 ,MOSFET的应用颇为普遍 ,篇幅缘故原由本文还未形貌完整 ,后续会一连更新 ,列位若有差别意见 ,也可以起劲谈论 ,期待你们的关注 。

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