1、MOS管開關現在常用的MOS管大多是N溝道增強型的了，一般一塊錢左右的管子，源極電流可以達到近十安培而導通電阻僅在幾毫歐。另外現在的MOS管已經不像早期那樣脆弱，因為SD上并聯有可以承受幾安培電流的反向保護二極管。MOS管有幾個重要的參數，Vgs，Vds,Id/Is以及Ron，其中對于Vgs也就是柵極控制電壓有一些特殊的要求與用法，它就像三極管的Ibe，之所以稱為Vgs就是因為這個電壓必須相對于S級而言，也就是G極必須比S極高出一定的電壓才能驅動MOS管，否則管子的導通電阻會很大，也就是管子不能導通。比如Vgs耐壓在12V左右的管子，當Vgs高于1.5V以上時就基本可以認為導通，一般4-5V就

2、可以達到其最小Ron了。但是，由于這個電壓是基于S極的，所以對于電源一類的開關管應用場合（靠低壓控制高壓輸入），必須想辦法讓Vgs高于Vs足夠高（或者也可以讓管子并聯于電源，靠儲能器件工作于高速開關狀態），而為了簡化電路一般都是在柵極上添加自舉電路。自舉電路一般由一個電容和反向二極管組成，相當于給柵極增加了一個串聯的電池。自舉電容根據使用情況的不同，可以選用極性電容，也可以選擇非極性電容。在選擇這個電容時，如果電容很小，則電容儲能不夠，放電很快，開關管很難被有效打開或關閉；如果電容過大，也會導致開關速度受限，電路板面積也會增加。所以，電容要根據開關管工作速度適當選取，一般將電容值選擇在放電時間

3、稍長與開關周期即可，具體的參數可以根據實驗來確定。相對與N溝道的MOS管，P溝道的管子在驅動起來就稍微容易一些，因為不必再去創造高于電源電壓的驅動環境，使用一個簡單的三極管調壓電路就可以實現了使用MOS管設計開關電源或者馬達驅動電路的時候，大部分人都會考慮MOS的導通電阻，最大電壓等，最大電流等，也有很多人僅僅考慮這些因素。這樣的電路也許是可以工作的，但并不是優秀的，作為正式的產品設計也是不允許的。       下面是我對MOSFET及MOSFET驅動電路基礎的一點總結，其中參考了一些資料，非全部原創。包括MOS管的介紹，特性，驅動以及應用電路

4、。 1，MOS管種類和結構      MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可以被制造成增強型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類型，但實際應用的只有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是這兩種。       至于為什么不使用耗盡型的MOS管，不建議刨根問底。       對于這兩種增強型MOS管，比較常用的是NMOS。原因是導通電阻小，且容易制造。所以開關電源和馬達驅動的應用中，一般都用NMOS

5、。下面的介紹中，也多以NMOS為主。       MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需要的，而是由于制造工藝限制產生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時候要麻煩一些，但沒有辦法避免，后邊再詳細介紹。       在MOS管原理圖上可以看到，漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管，在驅動感性負載（如馬達），這個二極管很重要。順便說一句，體二極管只在單個的MOS管中存在，在集成電路芯片內部通常是沒有的。 2，MOS管導通特性    

6、60;  導通的意思是作為開關，相當于開關閉合。 1 / 8      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，適合用于源極接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。 3，MOS開關管損失     &

7、#160; 不管是NMOS還是PMOS，導通后都有導通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。       MOS在導通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多，而且開關頻率越快，損失也越大。       導通瞬間電

8、壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。縮短開關時間，可以減小每次導通時的損失；降低開關頻率，可以減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。 4，MOS管驅動       跟雙極性晶體管相比，一般認為使MOS管導通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可以了。這個很容易做到，但是，我們還需要速度。       在MOS管的結構中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬

9、間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。       第二注意的是，普遍用于高端驅動的NMOS，導通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達驅動器都集成了電荷泵，要注意的是應該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。       上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導通電壓，

10、設計時當然需要有一定的余量。而且電壓越高，導通速度越快，導通電阻也越小。現在也有導通電壓更小的MOS管用在不同的領域里，但在12V汽車電子系統里，一般4V導通就夠用了。       MOS管的驅動電路及其損失，可以參考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。講述得很詳細，所以不打算多寫了。 5，MOS管應用電路       MOS管最顯著的特性是開關特性好，所以被廣泛應用在需要電子開關的電路中，常見的如開關電源和馬達驅動，也有照明

11、調光。2008年07月14日 星期一 10:32一、靜態特性    MOS管作為開關元件，同樣是工作在截止或導通兩種狀態。由于MOS管是電壓控制元件，所以主要由柵源電壓uGS決定其工作狀態。   工作特性如下：    uGS開啟電壓UT：MOS管工作在截止區，漏源電流iDS基本為0，輸出電壓uDSUDD，MOS管處于"斷開"狀態，其等效電路如圖3.8(b)所示。    uGS開啟電壓UT：MOS管工作在導通區，漏源電流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中

12、，rDS為MOS管導通時的漏源電阻。輸出電壓UDS=UDD·rDS/(RD+rDS),如果rDSRD，則uDS0V，MOS管處于"接通"狀態，其等效電路如圖3.8(c)所示。    二、動態特性   MOS管在導通與截止兩種狀態發生轉換時同樣存在過渡過程，但其動態特性主要取決于與電路有關的雜散電容充、放電所需的時間，而管子本身導通和截止時電荷積累和消散的時間是很小的。圖3.9(a)和(b)分別給出了一個NMOS管組成的電路及其動態特性示意圖。     &#

13、160;                                                 &#

14、160;        NMOS管動態特性示意圖    當輸入電壓ui由高變低，MOS管由導通狀態轉換為截止狀態時，電源UDD通過RD向雜散電容CL充電，充電時間常數1=RDCL。所以，輸出電壓uo要通過一定延時才由低電平變為高電平；當輸入電壓ui由低變高，MOS管由截止狀態轉換為導通狀態時，雜散電容CL上的電荷通過rDS進行放電，其放電時間常數2rDSCL。可見，輸出電壓Uo也要經過一定延時才能轉變成低電平。但因為rDS比RD小得多，所以，由截止到導通的轉換時間比由導通到截止的轉換時間要短。&

15、#160;   由于MOS管導通時的漏源電阻rDS比晶體三極管的飽和電阻rCES要大得多，漏極外接電阻RD也比晶體管集電極電阻RC大，所以，MOS管的充、放電時間較長，使MOS管的開關速度比晶體三極管的開關速度低。不過，在CMOS電路中，由于充電電路和放電電路都是低阻電路，因此，其充、放電過程都比較快，從而使CMOS電路有較高的開關速度。MOSFET的輸入阻抗很高，柵源的極間電容很小NMOS：高導通VGSPMOS：低導通VGS襯底一般跟源極連通，所以N溝道的P襯底跟S極連通，使用時讓P襯底接低電位，N襯底接高電位才能導通。無論是N還是P mos管在D->S之間都有二極

16、管，此二極管起保護作用。MOS場效應管       MOS場效應管即金屬-氧化物-半導體型場效應管，英文縮寫為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻（最高可達1015）。它也分N溝道管和P溝道管，符號如圖1所示。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據導電方式的不同，MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指：當VGS=0時管子是呈截止狀態，加上正確的VGS后，多數載流子被

17、吸引到柵極，從而“增強”了該區域的載流子，形成導電溝道。耗盡型則是指，當VGS=0時即形成溝道，加上正確的VGS時，能使多數載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，使管子轉向截止。      以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區N+和漏擴散區N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內部連通，二者總保持等電位。圖1（a）符號中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道。當漏接電源正極，源極接電源負極并使VGS=0時，溝道電流（即漏極電流）ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個擴散區之間就感

18、應出帶負電的少數載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當VGS大于管子的開啟電壓VTN（一般約為+2V）時，N溝道管開始導通，形成漏極電流ID。    國產N溝道MOSFET的典型產品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均為單柵管），4DO1（雙柵管）。它們的管腳排列（底視圖）見圖2。    MOS場效應管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。因此了廠時各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內，使G極與S極呈等

19、電位，防止積累靜電荷。管子不用時，全部引線也應短接。在測量時應格外小心，并采取相應的防靜電感措施。下面介紹檢測方法。    1準備工作    測量之前，先把人體對地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導線與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開，然后拆掉導線。    2判定電極    將萬用表撥于R×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測量，S-D之間的電阻值應為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小

20、的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產的3SK系列產品，S極與管殼接通，據此很容易確定S極。    3檢查放大能力（跨導）    將G極懸空，黑表筆接D極，紅表筆接S極，然后用手指觸摸G極，表針應有較大的偏轉。雙柵MOS場效應管有兩個柵極G1、G2。為區分之，可用手分別觸摸G1、G2極，其中表針向左側偏轉幅度較大的為G2極。     目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護二極管，平時就不需要把各管腳短路了三極管原來總是看DATASHEET，以為BJT的CE之間是有不小的壓降，雖然比二極管要小點，但還是很令人畏懼。于是，我習慣了用NPN管。但是，現在怕是要改變習慣了，因為恰當的使NPN或PNP三極管，壓降都可以降為零，即Vce=0V。以下為NPN/PNP的正確用法，且第一種和第四種用法可以使Vce導通壓降接近0V。由于三極管Vbe總不是那么均勻，個體參數差異較大，所以要保證Ibe足夠大，起碼要保證Ibe=Ice，否則，壓降還不會變成0V的。比如，管子為NPN管時Rb=10K，Rc=100K。具體電阻的選定做個試驗就知道了注：    NPN管不適合用于零壓降電路，因為這是以犧