MOS管课件.docx
- 文档编号:3014155
- 上传时间:2022-11-17
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:948.31KB
MOS管课件.docx
《MOS管课件.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MOS管课件.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
MOS管课件
MOSFET管
1、简介
金属氧化物半导体场效应管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor),也称为绝缘栅型场效应管,是一种输入电压控制输出电流的半导体器件,相对于晶体三极管(输入电流控制输出电流),其输入阻抗高,输出阻抗小,器件自身消耗电能少,且能通过较大的电流。
MOS管分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管,应用较多的是绝缘栅型。
对于绝缘栅型MOS管也分为PMOS(应用类似PNP三极管)、NMOS(应用类似NPN三极管)、增强型、耗尽型。
而实际应用的主要是增强型PMOS管和增强型NMOS管。
MOS管的应用越来越广泛,主要用在信号放大和作为电子开关(无机械触点,同时开关速度快)。
具体应用有:
电机驱动,电路开关,开关电源,逆变器等。
图1.0
1、场效应管的分类
图1.1
图1.2
漏极D(Drain)、源级S(Source)、栅极(Gage)、衬底B(Base),一般情况下场效应管的漏极和源级可以对调使用,但衬底与源级在生产时已经连接过的情形(B与S短接)下不可以对调极性。
从应用的角度来讲,漏极相对于三极管的集电极,源级相当于三极管的发射极,栅极相当于三极管的基极。
对于单个的大功率MOS管,生产时在内部已经集成了体二极管,一般用在电机驱动等场合,这个二极管能保护MOS管不被高压损坏,当VDD高压时,二极管反向击穿,大电流从二极管流过,或者电机产生的过高的反向电动势也可以从二极管流过。
图1.3
2、实际工作过程
定义:
开启电压(UT)(一般4V以上)——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。
N沟道增强型MOS管的基本特性:
uGS<UT,管子截止,
uGS>UT,管子导通。
UGS越大,沟道越宽,在相同的漏源电压UDS作用下,漏极电流ID越大,这时管子工作在放大区,当UGS增大到某个值时,ID不在增大,导电沟道呈现饱和状态(此时当开关用)。
3、双极型和场效应型三极管的比较
二、主要参数
1、直流参数
(1)结型场效应管和耗尽型MOSFET的主要参数
1)饱和漏极电流IDSS(ID0):
IDSS指的是对应uGS=0时
的漏极电流。
2)夹断电压UGSoff:
当栅源电压uGS=UGSoff时,
iD=0。
(2)增强型MOSFET的主要参数
对增强型MOSFET来说,主要参数有开启电压
UGSth,即当uGS>uGSth时,导电沟道才形成,iD≠0。
(3)输入电阻RGS
对结型场效应管,RGS在108~1012Ω之间。
对MOS管,RGS在1010~1015Ω之间。
通常认为RGS→∞。
2、极限参数
场效应管也有一定的运用极限,若超过这些极限值,管子就可能损坏。
场效应管的极限参数如下:
(1)栅源击穿电压U(BR)GSO。
(2)漏源击穿电压U(BR)DSO。
(3)最大功耗PDM:
PDM=ID·UDS
3、交流参数
(1)跨导gm
MOS管里跨导的概念相当于三级管里面的放大倍数
。
跨导gm的定义为
gm的大小可以反映栅源电压uGS对漏极电流iD的控制能力的强弱。
gm可以从转移特性或输出特性中求得,也可以用公式计算出来。
1)对JFET和耗尽型MOS管,电流方程为
那么,对应工作点Q的gm为
式中,IDQ为直流工作点电流。
可见,工作点电流增大,跨导也将增大。
2)而对增强型MOSFET,其电流方程为
那么,对应工作点Q的gm为
上式表明,增大场效应管的宽长比和工作电流,可以提高gm。
(2)输出电阻rds
输出电阻rds定义为
恒流区的rds可以用下式计算:
4、附加参数
(1)开启电压UT
UT是MOS增强型管的参数,栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。
(2)夹断电压UP
UP是MOS耗尽型和结型FET的参数,当UGS=UP时,漏极电流为零。
三、名词解释及应用说明
1、增强型与耗尽型MOS管
耗尽型MOS管与增强型MOS管基本相似,其区别仅在于栅-源极间电压Vgs=0时,耗尽型MOS管中的漏-源极间已有导电沟道产生,而增强性则没有导电沟道。
2、高端驱动及低端驱动
NMOS适合源级接地的低端驱动模式,而PMOS则适合源级接VCC的高端驱动。
图2.1NMOS低端驱动图2.2PMOS高端驱动
由于NMOS容易制造、作为开关时导通电阻小且价格低廉,所以在高端驱动是,也会用到NMOS,此时栅极电压需要要比电源电压高(通过电荷泵等方式实现),控制电路稍微复杂。
3、几种场效应管的特性曲线
(1)输出特性曲线:
ID=f(UDS)|UGS=const
(2)转移特性曲线:
ID=f(UGS)|UDS=const
(3)开启电压UT
(4)夹断电压UP
图2.3曲线对比
图2.4结型场效应管输出特性及转移特性曲线
图2.5耗尽型场效应管输出特性及转移特性曲线
图2.6增强型场效应管输出特性及转移特性曲线
图2.7各种场效应管输出特性曲线对比
图2.8各种场效应管转移特性曲线对比
4、MOS管的开关用法
1、MOS管的三个区:
可变电阻区(对应三极管的饱和区),恒流区(对应三极管的放大区),夹断区(对应三极管的截止区),还有一个击穿区(对应三极管的击穿区,属于电力电子内容)。
2、MOS管的导通是一个过程。
对于N-MOSFET来说,Ugs(th)是指刚刚形成导电沟道所需要的Ugs电压,注意这里的定语——刚刚形成导电沟道。
随着Ugs加强,导电沟道还会逐步变宽,到一定程度,这个沟道的大小就不再随着电压变宽了(类似于水龙头,Ugs(th)就相当于刚刚有水,但增加到一定程度,水流的粗细就不再变了),一般来说,MOS管要比较好的导通需要10V左右的电压。
3、MOS管的开关状态是指在可变电阻区和夹断区之间切换(最佳),但也可以是恒流区和夹断区之间切换(不过不推荐,此时MOS管相当于工作在放大状态,外部电压大量加在DS上,导致UDS会很大,再加上电流,会引起MOS管明显发热)。
5、MOS管的放大用法
6、选型及主要生产厂家
1、主要参数及选型
Mosfet参数含义说明
Features:
Vds:
DS击穿电压.当Vgs=0V时,MOS的DS所能承受的最大电压
Rds(on):
DS的导通电阻.当Vgs=10V时,MOS的DS之间的电阻
Id:
最大DS电流.会随温度的升高而降低
Vgs:
最大GS电压.一般为:
-20V~+20V
Idm:
最大脉冲DS电流.会随温度的升高而降低,体现一个抗冲击能力,跟脉冲时间也有关系
Pd:
最大耗散功率
Tj:
最大工作结温,通常为150度和175度
Tstg:
最大存储温度
Iar:
雪崩电流
Ear:
重复雪崩击穿能量
Eas:
单次脉冲雪崩击穿能量
BVdss:
DS击穿电压
Idss:
饱和DS电流,uA级的电流
Igss:
GS驱动电流,nA级的电流.
gfs:
跨导
Qg:
G总充电电量
Qgs:
GS充电电量
Qgd:
GD充电电量
Td(on):
导通延迟时间,从有输入电压上升到10%开始到Vds下降到其幅值90%的时间
Tr:
上升时间,输出电压VDS从90%下降到其幅值10%的时间
Td(off):
关断延迟时间,输入电压下降到90%开始到VDS上升到其关断电压时10%的时间
Tf:
下降时间,输出电压VDS从10%上升到其幅值90%的时间
Ciss:
输入电容,Ciss=Cgd+Cgs.
Coss:
输出电容,Coss=Cds+Cgd.
Crss:
反向传输电容,Crss=Cgc.
2、主要生产厂家
IR,NEC,ST,FAIRCHILD,AP,英飞凌,AOS万代。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MOS 课件
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)