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      6. MOS管基本知識-mos管基本知識的作用
        • 發(fā)布時間:2020-01-14 14:56:32
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        MOS管基本知識-mos管基本知識的作用
        MOS管學(xué)名是場效應(yīng)管,是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管,屬于絕緣柵型。本文就結(jié)構(gòu)構(gòu)造、特點、實用電路等幾個方面用工程師的話簡單描述。
        解釋1:n型
        表示的是p型mos管,讀者可以依據(jù)此圖理解n型的,都是反過來即可。因此,不難理解,n型的如圖在柵極加正壓會導(dǎo)致導(dǎo)通,而p型的相反。
        解釋2:左右對稱
        但在實際應(yīng)用中,廠家一般在源極和漏極之間連接一個二極管,起保護作用,恰是這個二極管決定了源極和漏極,這樣,封裝也就固定了,便于實用。我的年青時用過不帶二極管的mos管驅(qū)動。圖示左右是對稱的,難免會有人問怎么區(qū)分源極和漏極呢?實在原理上,源極和漏極確實是對稱的,是不區(qū)分的。非常輕易被靜電擊穿,平時要放在鐵質(zhì)罐子里,它的源極和漏極就是隨便接。
        解釋3:溝道
        下面圖中,下邊的p型中間一個窄長條就是溝道,使得左右兩塊P型極連在一起,因此mos管導(dǎo)通后是電阻特性,因此它的一個重要參數(shù)就是導(dǎo)通電阻,選用mos管必需清晰這個參數(shù)是否符合需求。
        相對于耗盡型,增強型是通過“加厚”導(dǎo)電溝道的厚度來導(dǎo)通,如圖。因為電場的強度與間隔平方成正比,因此,電場強到一定程度之后,電壓下降引起的溝道加厚就不顯著了,也是由于n型負(fù)離子的“退讓”是越來越難的。
        解釋4:如何工作在放大區(qū)
        這個高阻抗特點被廣泛用于運放,運放分析的虛連、虛斷兩個重要原則就是基于這個特點。
        mos管也能工作在放大區(qū),而且很常見。
        做鏡像電流源、運放、反饋控制等,都是利用mos管工作在放大區(qū),因為mos管的特性,當(dāng)溝道處于似通非通時,柵極電壓直接影響溝道的導(dǎo)電能力,呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系。因為柵極與源漏隔離,因此其輸入阻抗可視為無限大,當(dāng)然,隨頻率增加阻抗就越來越小,一定頻率時,就變得不可忽視。這是三極管不可相比的。
        解釋5:發(fā)燒原因
        主要考慮的發(fā)燒,溫度下降就恢復(fù)。要留意這種保護狀態(tài)的后果。第三個原因是導(dǎo)通后,溝道有電阻,過主電流,形成發(fā)燒。
        很多mos管具有結(jié)溫過高保護,所謂結(jié)溫就是金屬氧化膜下面的溝道區(qū)域溫度,一般是150攝氏度。超過此溫度,mos管不可能導(dǎo)通。另一個原因是當(dāng)柵極電壓爬升緩慢時,導(dǎo)通狀態(tài)要“途經(jīng)”一個由封閉到導(dǎo)通的臨界點,這時,導(dǎo)通電阻很大,發(fā)燒比較厲害。有電流就有發(fā)燒,并非電場型的就沒有電流。
        mos管發(fā)燒,主要原因之一是寄生電容在頻繁開啟封閉時,顯現(xiàn)交流特性而具有阻抗,形成電流。
        解釋6:區(qū)別
        相稱于預(yù)先形成了不能導(dǎo)通的溝道,嚴(yán)格講應(yīng)該是耗盡型了。下圖僅僅是原理性的,實際的元件增加了源-漏之間跨接的保護二極管,從而區(qū)分了源極和漏極。實際的元件,p型的,襯底是接正電源的,使得柵極預(yù)先成為相對負(fù)電壓,因此p型的管子,柵極不用加負(fù)電壓了,接地就能保證導(dǎo)通。好處是顯著的,應(yīng)用時拋開了負(fù)電壓。
        解釋7:金屬氧化物膜
        在直流電氣上,柵極和源漏極是斷路。不難理解,這個膜越?。弘妶鲎饔迷胶谩⒖矇涸叫?、相同柵極電壓時導(dǎo)通能力越強。 壞處是:越輕易擊穿、工藝制作難度越大而價格越貴。例如導(dǎo)通電阻在歐姆級的,而2402等在十毫歐級的,圖中有指示,這個膜是絕緣的,用來電氣隔離,使得柵極只能形成電場,不能通過直流電,因此是用電壓控制的。
        解釋8:寄生電容
        下圖的柵極通過金屬氧化物與襯底形成一個電容,越是高品質(zhì)的mos,膜越薄,寄生電容越大,經(jīng)常mos管的寄生電容達到nF級。這個參數(shù)是mos管選擇時至關(guān)重要的參數(shù)之一,必須考慮清楚。Mos管用于控制大電流通斷,經(jīng)常被要求數(shù)十K乃至數(shù)M的開關(guān)頻率,在這種用途中,柵極信號具有交流特征,頻率越高,交流成分越大,寄生電容就能通過交流電流的形式通過電流,形成柵極電流。消耗的電能、產(chǎn)生的熱量不可忽視,甚至成為主要問題。為了追求高速,需要強大的柵極驅(qū)動,也是這個道理。試想,弱驅(qū)動信號瞬間變?yōu)楦唠娖?,但是為?ldquo;灌滿”寄生電容需要時間,就會產(chǎn)生上升沿變緩,對開關(guān)頻率形成重大威脅直至不能工作。
        解釋9:增強型
        耗盡型的是事先做出一個導(dǎo)通層,用柵極來加厚或者減薄來控制源漏的導(dǎo)通。但這種管子一般不出產(chǎn),在市道市情基本見不到。柵極電壓越低,則p型源、漏極的正離子就越靠近中間,n襯底的負(fù)離子就越闊別柵極,柵極電壓達到一個值,叫閥值或坎壓時,由p型游離出來的正離子連在一起,形成通道,就是圖示效果。因此,輕易理解,柵極電壓必需低到一定程度才能導(dǎo)通,電壓越低,通道越厚,導(dǎo)通電阻越小。所以,大家平時說mos管,就默認(rèn)是增強型的。
        相對于耗盡型,增強型是通過“加厚”導(dǎo)電溝道的厚度來導(dǎo)通,如圖。因為電場的強度與間隔平方成正比,因此,電場強到一定程度之后,電壓下降引起的溝道加厚就不顯著了,也是由于n型負(fù)離子的“退讓”是越來越難的。
        MOS管
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