mos是什么 涨知识 | mos管作用是什么

提示:

MOS场效应晶体管通常简称场效应晶体管，是应用场效应原理的半导体器件，外观如图4-2所示。与普通双极晶体管相比，场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗低、易于集成等特点，得到了广泛的应用。

FET的种类很多，主要分为结型FET和绝缘栅型FET，两者都有N沟道和P沟道。

绝缘栅场效应晶体管也称为金属氧化物半导体场效应晶体管，简称金属氧化物半导体场效应晶体管，分为耗尽型金属氧化物半导体晶体管和增强型金属氧化物半导体晶体管。

场效应晶体管可分为单栅晶体管和双栅晶体管。双栅极场效应管有两个独立的栅极G1和G2，结构上相当于两个串联的单栅极场效应管，其输出电流由两个栅极电压控制。双栅场效应管的这一特性在用作高频放大器、增益控制放大器、混频器和解调器时会带来极大的方便。

1.金属氧化物半导体管类型和结构

场效应管是场效应管的一种(另一种是JFET)，可以做成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道。而理论应用中只需要增强型N沟道MOS管和增强型P沟道MOS管，所以通常会提到NMOS或PMOS。至于为什么不用耗尽型MOS管，不建议深究。关于这两个增强型金属氧化物半导体晶体管，通常使用NMOS。原因是导通电阻小，容易制造。因此，NMOS通常用于开关电源和电机驱动应用。在下面的介绍中，NMOS也是主要的一个。MOS管三脚之间存在寄生电容，这不是我们需要的，而是制造工艺的限制。寄生电容的存在使得驱动电路的设计或选择更加容易，但是没有办法避免，后面会详细介绍。从MOS管的原理图可以看出，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，是驱动理性负载的。这个二极管很重要。顺便说一下，体二极管只存在于单个金属氧化物半导体管中，通常不存在于集成电路芯片内部。

2、金属氧化物半导体管的导电特性

导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。由于NMOS的特性，当Vgs大于一定值时，就会导通，适合于源极接地(低端驱动)，只有栅极电压达到4V或10V的情况。PMOS的特点是Vgs小于某个值就会导通，适合于源接VCC(高端驱动)的情况。然而，虽然PMOS可以方便地用作高端驱动器，但NMOS由于导通电阻高、价格高、交流种类少，通常用于高端驱动器。

3.金属氧化物半导体开关管

损耗不管是NMOS还是PMOS导通，都有一个导通电阻，所以电流会在这个电阻上消耗能量，这部分能量消耗称为导通损耗。选择导通电阻小的mos晶体管可以降低MOS晶体管的导通损耗。常规小功率MOS管的导通电阻一般在几十毫欧左右，也有几毫欧。MOS开关的时候，一定不是瞬间完成的。MOS两端电压有下降过程，流过它的电流有上升过程。在此期间，MOS管的损耗是电压和电流的乘积，称为开关损耗。通常开关损耗远大于导通损耗，开关频率越快损耗越大。在导通的瞬间，电压和电流的乘积很大，成分的损失也很大。缩短切换时间可以减少每次开机的损耗；降低开关频率可以减少单位时间的开关次数。这两种方法都可以降低开关损耗。Mos管

4.金属氧化物半导体管驱动

与双极型晶体管相比，一般认为导通MOS晶体管不需要电流，只有GS电压高于一定值。这很容易做到，但我们也需要速度。从MOS管的结构可以看出，GS和GD之间存在寄生电容，MOS管的驱动理论上是对电容进行充放电。需要电流给电容器充电。因为电容充电时可以认为是短路，所以瞬时电流会比较大。在选择/设计MOS晶体管驱动时，首先要注意的是瞬时短路电流的大小。其次，应该注意的是，通常用于高端驱动的NMOS要求栅极电压大于源极电压。而当高端驱动的金属氧化物半导体晶体管导通时，源极电压与漏极电压(VCC)相同，因此此时栅极电压比VCC大4V或10V。假设在同一个系统中，为了获得比VCC更大的电压，需要一个特殊的升压电路。许多电机驱动器与电荷泵集成在一起。应该注意的是，应该选择合适的外部电容来获得足够的短路电流来驱动金属氧化物半导体晶体管。上面提到的4V或10V是常用MOS晶体管的导通电压，所以在设计上需要有一定的裕度。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻越小。通常导通电压较小的MOS管用于不同的类别，但在12V汽车电子系统中，正常的4V导通就足够了。

MOS管的主要参数如下:

1.栅极-源极击穿电压BVGS- VGS在栅极-源极电压增加的过程中，当栅极电流IG从零急剧增加时，称为栅极-源极击穿电压BVGS。

2.导通电压VT-导通电压(也称阈值电压):使源极S和漏极D之间的开口构成导电沟道所需的栅极电压；-标准N沟道MOS管，VT约3 ~ 6V-工艺改进后，MOS管的VT值可降至2 ~ 3v。

3.在VGS=0(增强型)的条件下，VDS在增加漏源极电压的过程中当ID开始急剧增加时称为漏源极击穿电压BVDS——ID急剧增加的原因有以下两个方面:

(1)靠近漏极左侧耗尽层的雪崩击穿

(2)漏极和源极之间的击穿——在一些金属氧化物半导体管中，沟道长度很短。时不时地增加VDS会使漏极耗尽层时不时地延伸到源区，使沟道长度为零，即漏极和源极之间会发生穿通。穿通后，源区的大部分载流子会直接吸收耗尽层的电场，到达漏区，产生较大的ID。

4.DC输入电阻RGS——即栅极和源极之间施加的电压与栅极电流之比——有时由流经栅极的栅极电流表示——金属氧化物半导体管的RGS很容易超过1010ω。

5.低频跨导GM——在VDS为固定值的条件下，漏极电流的微变量与引起这种变化的栅源电压的微变量之比称为跨导——GM反映栅源电压对漏极电流的控制能力——它是表征MOS管放大能力的一个重要参数——通常在几到几毫安/伏的范围内

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