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                            MOS管導通壓降多大-MOS管的導通條件、過程介紹-KIA MOS管

                            信息來源:本站 日期:2018-07-25 

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                            MOS管導通特性概述

                            金屬-氧化層?半導體場效晶體管,簡稱金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor,?MOSFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管(field-effect?transistor)。MOSFET依照其“通道”的極性不同,可分為“N型”與“P型”?的MOSFET,通常又稱為NMOSFET與PMOSFET,其他簡稱尚包括NMOS?FET、PMOS?FET、nMOSFET、pMOSFET等。

                            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。和晶體管不一樣,MOS管的參數中沒有直接給出管壓降,而是給出導通電阻Rds(on),SI2301的導通電阻在Dd=3.6A時是85mΩ,在Id=2A時是115mΩ,這樣可算出它的管壓降在3.6A和2A時分別為0.306V和0.23V。

                            導通的意思是作為開關,相當于開關閉合。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會導通,適合用于源極接地時的情況(低端驅動),只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。?PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,使用與源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅動中,通常還是使用NMOS。

                            mos管導通壓降多大

                            MOS管導通壓降多大

                            如圖一個用于信號控制的小功率N溝道MOS管2N7000,當Rds(on)是MOS管導通時,D極和S極之間的內生電阻,它的存在會產生壓降,所以越小越好。D極與S極間電流Id最大時完全導通。在圖中可以看到Vgs=10v完全導通,電阻Rds=5歐左右,電流Id=500mA(最大,完全導通),產生壓降Vds=2.5v。而Vgs=4.5v時,Id=75mA(不是最大,沒完全導通),Rds=5.3歐左右,雖然沒完全導通,但產生的壓降Vds=0.4v最小,比Vgs=10v產生的壓降小得多。對于信號控制(控制DS極導通接地實現高低平)來說只要電壓,不需要電流(為什么?這里是信號和電源的區別,基礎很重要,這里不做解釋,不懂的請先惡補一下基礎),所以只要求MOS管導通時產生的壓降越小越好,可以使D極的電壓直接被拉為接近0v,因此首選Vgs=4.5v左右,而不選10v。有些用于信號控制的MOS管如2N7002K,Vgs為10V和4.5V時產生的壓降差不多,可以根據情況選擇10v或者4.5v左右的導通電壓。因此對信號控制來說,原則上是選擇導通時產生的壓降越小越好。

                            那么對于使用在電源控制方面,既需要電壓也需要電流的大功率MOS管來說,就需要完全導通,那么導通電壓是多少呢?我們再來看一個大功率N溝道MOS管AO1428A,如下圖

                            MOS管導通壓降多大

                            從圖中可以看出Vgs為10v和4.5v時,Id為12.4A,都達到最大,都可完全導通。但10v比4.5v的導通電阻小,產生壓降?。ù蠹s差0.7v),并且10v的開關速度快,損失的能量少,開關效率高,所以首選10v。至于P溝道MOS管,跟N溝道的差不多,這時不做解析了,它用在信號控制方面的很少,主要是用在電源控制如AO4425,G極電壓必須低于S極10V以上,也就是Vgs《-10v,才能完全導通(Rds= 9 mΩ左右)。如下圖

                            MOS管導通壓降多大

                            總結:信號控制使用的MOS管,只要電壓,不需要電流,要求導通時產生的壓降Vds最小,首選Vgs=4.5v左右,對信號控制來說,原則上是選擇導通時產生的壓降越小越好。電源控制使用的MOS管,既要電壓也要電流,要求完全導通,要求Id最大,產生的壓降Vds最小,首選Vgs=10v左右。

                            如何把Mos管導通時電壓降控制在最???

                            在用FDS6890A型號N-mos,用作開關,漏極加10伏電壓,柵極加0到5伏方波控制導通閉合,但是測量源極電壓時候只有0到8伏的方波輸出。

                            怎么提高Mos管效率,或者是用一些高級點的電路?

                            首先要了解MOS管的工作原理。MOS管與一般晶體三極管是不同的。它是電壓控制元件,它是柵極電壓控制的是S-D極間的體電阻。在柵極施加不同的電壓,源-漏極之間就會有電阻的變化,這就是MOS管的工作原理。柵極電壓對應在器件S-D極的電阻變化曲線可以查器件手冊。根據MOS管的這個特性,既可以選擇將MOS管作放大器工作,也可以選擇作為開關工作。

                            根據以上原理分析,在你的問題中,如果要使MOS管作在開關狀態,就要對柵極施加足夠的電壓,它才能充分起到開關作用。你在柵極施加的電壓只有5V(對于單管而言我認為柵極電壓低了,一般應該在12V左右比較好),這個電壓下MOS管的夾斷電阻依然比較大,所以輸出只有8V。

                            MOS管導通條件

                            導通與截止由柵源電壓來控制,對于增強型場效應管來說,N溝道的管子加正向電壓即導通,P溝道的管子則加反向電壓。一般2V~4V就可以了。但是,場效應管分為增強型(常開型)和耗盡型(常閉型),增強型的管子是需要加電壓才能導通的,而耗盡型管子本來就處于導通狀態,加柵源電壓是為了使其截止。

                            開關只有兩種狀態通和斷,三極管和場效應管工作有三種狀態:

                            1、截止;

                            2、線性放大;

                            3、飽和(基極電流繼續增加而集電極電流不再增加);

                            使晶體管只工作在1和3狀態的電路稱之為開關電路,一般以晶體管截止,集電極不吸收電流表示關;以晶體管飽和,發射極和集電極之間的電壓差接近于0V時表示開。開關電路用于數字電路時,輸出電位接近0V時表示0,輸出電位接近電源電壓時表示1。所以數字集成電路內部的晶體管都工作在開關狀態。 場效應管按溝道分可分為N溝道和P溝道管(在符號圖中可看到中間的箭頭方向不一樣)。

                            MOS管導通壓降多大

                            按材料分可分為結型管和絕緣柵型管,絕緣柵型又分為耗盡型和增強型,一般主板上大多是絕緣柵型管簡稱MOS管,并且大多采用增強型的N溝道,其次是增強型的P溝道,結型管和耗盡型管幾乎不用。場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管.由多數載流子參與導電,也稱為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導體器件.場效應管是利用多數載流子導電,所以稱之為單極型器件,而晶體管是即有多數載流子,也利用少數載流子導電,被稱之為雙極型器件.有些場效應管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比晶體管好。

                            MOS管導通過程

                            導通時序可分為to~t1、t1~t2、 t2~t3 、t3~t4四個時間段,這四個時間段有不同的等效電路。

                            1)t0-t1:C GS1 開始充電,柵極電壓還沒有到達V GS(th),導電溝道沒有形成,MOSFET仍處于關閉狀態。

                            2)[t1-t2]區間, GS間電壓到達Vgs(th),DS間導電溝道開始形成,MOSFET開啟,DS電流增加到ID, Cgs2 迅速充電,Vgs由Vgs(th)指數增長到Va。

                            3)[t2-t3]區間,MOSFET的DS電壓降至與Vgs相同,產生Millier效應,Cgd電容大大增加,柵極電流持續流過,由于C gd 電容急劇增大,抑制了柵極電壓對Cgs 的充電,從而使得Vgs 近乎水平狀態,Cgd 電容上電壓增加,而DS電容上的電壓繼續減小。

                            4)[t3-t4]區間,至t3時刻,MOSFET的DS電壓降至飽和導通時的電壓,Millier效應影響變小,Cgd 電容變小并和Cgs 電容一起由外部驅動電壓充電, Cgs 電容的電壓上升,至t4時刻為止.此時C gs 電容電壓已達穩態,DS間電壓也達最小,MOSFET完全開啟。


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