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 签发时间2019-09-21 23:13
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  金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管,种可以广泛使用在模拟电路与数字电路场效晶体管。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)极性不同,可分为“N型”与“P型” 两种类型,通常又称为NMOSFET与PMOSFET,其他简称尚包括NMOS、PMOS等。MOS管源极(source)和漏极(drain)可以对调,他们都在P型backgate中形成N型区。在多数情况下,这个两个区样,即使两端对调也不会影响器件性能。

  它利用VGS来控制“感应电荷”多少,以改变由这些“感应电荷”形成导电沟道状况,然后达到控制漏极电流目。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面另侧能感应出较多负电荷,这些负电荷把高渗杂质N区接通,形成导电沟道,即使在VGS=时也有较大漏极电流ID”栅极电压改变时,沟道内被感应电荷量也改变,导电沟道宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压变化而变化。下面MOS管原理图。

  无论N型或者P型MOS管,其工作原理本质样。MOS管由加在输入端栅极电压来控制输出端漏极电流。MOS管压控器件它通过加在栅极上电压控制器件特性,不会发生像三极管做开关时因基极电流引起电荷存储效应,因此在开关应用中,MOS管开关速度应该比三极管快。

  MOS管内部结构如下往示;其导通时只有种极性载流子(多子)参与导电,单极型晶体管〖电机理与小功率MOS管相同,但结构上有较大区别,小功率MOS管横向导电器件,功率MOSFET大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET,大大提高MOSFET器件耐压和耐电流能力。

  其主要特点在金属栅极与沟道之间有层二氧化硅绝缘层,因此具有很高输入电阻,该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压,且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生n沟道MOS管。n沟道耗尽型MOS管指在不加栅压(栅源电压为零)时,就有导电沟道产生n沟道MOS管。

  MOS管输入、输出特性,对于共源极接法电路,源极和衬底之间被二氧化硅绝缘层隔离,所以栅极电流为。

  图(a)为共源极接法电路,输出特性曲线如右往示。

  当VGS

  MOS管作为开关元件,同样胜作在截止或导通两种状态。由于MOS管电压控制元件,所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态〖通意思作为开关,相当于开关闭合。NMOS特性,Vgs大于定值就会导通,适合用于源极接地时情况(低端驱动),只要栅极电压达到V或V就可以。PMOS特性,Vgs小于定值就会导通,适合用于源极接VCC时情况(高端驱动)~,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还使用NMOS。下面以NMOS管为例介绍其特性。

  图 (a)为由NMOS增强型管构成开关电路。

  NMOS特性,Vgs大于定值就会导通,适合用于源极接地时情况(低端驱动),只要栅极电压达到V或V就可以。

  PMOS特性,Vgs小于定值就会导通,适合用于源极接VCC时情况(高端驱动)~,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还使用NMOS。

  、可应用于放大电路。由于MOS管放大器输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。

  、很高输入阻壳常适合作阻抗变换。用于多级放大器输入级作阻抗变换。

  、可以用作可变电阻。

  、可以方便地用作恒流源。

  、可以用作电子开关。

  MOS管为压控元件,你只要加到它压控元件所需电压就能使它导通,它导通就像三极管在饱和状态样,导通结压降最小。这就常说精典开关作用。去掉这个控制电压经就截止。

  我们知道MOS管对于整个供电系统起着稳压作用,但MOS管不能单独使用,它必须和电感线圈、电容等共同组成滤波稳压电路,才能发挥充分它优势。

  主板上PWM(Plus Width Modulator,脉冲宽度调制器)芯片产生个宽度可调脉冲波形,这样可以使两只MOS管轮流导通”负载两端电压(如CPU需要电压)要降低时,这时MOS管开关作用开始生效,外部电源对电感进行充电并达到所需额定电压”负载两端电压升高时,通过MOS管开关作用,外部电源供电断开,电感释放出刚才充入能量,这时电感就变成“电源”,继续对负载供电。随着电感上存储能量不断消耗,负载两端电压又开始逐渐降低,外部电源通过MOS管开关作用又要充电。这样循环不断地进行充电和放电过程,从而形成种稳定电压,永远使负载两端电压不会升高也不会降低。

来源:新华视点微信公众号
作者:bs 编辑:bs
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