MOS管的工作原理及常见的封装（看完必会）
MOS管的工作原理及常見(jiàn)的封裝目錄
MOS管的概述
MOS管的性能
MOS管的管腳及常見(jiàn)封裝識(shí)別
MOS管的導(dǎo)通條件
加強(qiáng)理解MOS管
Question？
致謝
MOS管的概述
場(chǎng)效應(yīng)管（FET），把輸入電壓的變化轉(zhuǎn)化為輸出電流的變化。FET的增益等于它的跨導(dǎo)， 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。市面上常有的一般為N溝道和P溝道，詳情參考右側(cè)圖片（P溝道耗盡型MOS管）。而P溝道常見(jiàn)的為低壓mos管。
場(chǎng)效應(yīng)管通過(guò)投場(chǎng)效應(yīng)管通過(guò)投影一個(gè)個(gè)電場(chǎng)在一個(gè)絕緣層上來(lái)影響流過(guò)晶體管的電流。事實(shí)上沒(méi)有電流流過(guò)這個(gè)絕緣體，所以FET管的GATE電流非常小。最普通的FET用一薄層二氧化硅來(lái)作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，或,金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）。因?yàn)镸OS管更小更省電，所以他們已經(jīng)在很多應(yīng)用場(chǎng)合取代了雙極型晶體管。---以上摘自：百度百科：https://baike.baidu.com/item/mos%E7%AE%A
由于MOS管的G極電流非常小，因此MOS管有時(shí)候又稱為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。
MOS管的性能
MOS管具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好；制造工藝簡(jiǎn)單、輻射強(qiáng)，因而通常被用于放大電路或開(kāi)關(guān) 電路。
MOS管的管腳及常見(jiàn)封裝識(shí)別
摘自：百度圖片?
MOS管的導(dǎo)通條件
觀看下圖的N型MOS管圖（左），當(dāng)柵-源電壓Vgs=0時(shí)，即使加上漏-源電壓Vds，總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒(méi)有導(dǎo)電溝道（沒(méi)有電流流過(guò)），所以這時(shí)漏極電流ID=0。
若此時(shí)在柵-源極間加上正向電壓，如下圖（左）所示，即Vgs＞0，則柵極和硅襯底之間的SiO2絕緣層中便產(chǎn)生一個(gè)柵極指向P型硅襯底的電場(chǎng)，由于氧化物層是絕緣的，柵極所加電壓Vgs無(wú)法形成電流，氧化物層的兩邊就形成了一個(gè)電容，Vgs等效是對(duì)這個(gè)電容充電，并形成一個(gè)電場(chǎng)，隨著Vgs逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在這個(gè)電容的另一邊就聚集大量的電子并形成了一個(gè)從漏極到源極的N型導(dǎo)電溝道，當(dāng)Vgs大于管子的開(kāi)啟電壓VT（一般約為 2V）時(shí)，N溝道管開(kāi)始導(dǎo)通，（一般Vgs約等于10V就已經(jīng)完全導(dǎo)通）形成漏極電流Id，我們把開(kāi)始形成溝道時(shí)的柵-源極電壓稱為開(kāi)啟電壓，一般用VT表示。控制柵極電壓Vgs的大小改變了電場(chǎng)的強(qiáng)弱，就可以達(dá)到控制漏極電流ID的大小的目的，這也是MOS管用電場(chǎng)來(lái)控制電流的一個(gè)重要特點(diǎn)，所以也稱之為場(chǎng)效應(yīng)管。（下圖的紅色箭頭就是電流Id的方向，N，P方向相反，注意一下哈，有的時(shí)候會(huì)搞混！哈哈）
對(duì)于P型MOS管（圖右）原理相反，當(dāng)Vgs<-2V時(shí)，就開(kāi)始導(dǎo)通，隨著電壓的增大，受柵極負(fù)電壓的吸引，在柵極的另一側(cè)就會(huì)聚集大量的正電荷，從源極到漏極就會(huì)形成P型導(dǎo)電通道。
總結(jié)一下：
N型MOS管，Vgs>2V就開(kāi)始導(dǎo)通，最大電壓（一般技術(shù)文檔會(huì)給出值）>Vgs>9V 就完全導(dǎo)通了）
?????????? P型MOS管，Vgs<-2V就開(kāi)始導(dǎo)通，最小電壓（一般技術(shù)文檔會(huì)給出值）<Vgs<-9V 就完全導(dǎo)通了）
注：里面的Vgs小于負(fù)值，說(shuō)白了就是Vsg大于正值，由于便于統(tǒng)一，就規(guī)定柵源電壓Vgs了。
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摘自：百度圖片（MOS管導(dǎo)通圖解）加強(qiáng)理解MOS管
更深一步理理解MOS管，整理了一下別人寫(xiě)的文章，感覺(jué)寫(xiě)的不錯(cuò)，拿來(lái)分享一下！
鏈接：http://www.heketai.com/mosfetzs/94.html
首先看一下MOS管的內(nèi)部構(gòu)造圖及導(dǎo)通下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀態(tài)（下圖很形象P型，N型上圖有寫(xiě)，PS:下圖只有一個(gè)，我也不會(huì)畫(huà)，將就一點(diǎn)吧！哈哈哈）
和上圖（MOS管導(dǎo)通圖解一樣）上文有寫(xiě)，當(dāng)MOS導(dǎo)通時(shí)，柵極氧化物兩邊會(huì)形成電容，氧化物應(yīng)該像一個(gè)極板。這在高頻下會(huì)阻礙MO管的導(dǎo)通響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)镸OS管時(shí)電壓導(dǎo)通源漏極，而電容是容性原件，會(huì)減緩電壓的突變，當(dāng)頻率很高時(shí)，MOS管就會(huì)出現(xiàn)異常，不過(guò)我是遇不到，哈哈！
Question？
MOS管結(jié)構(gòu)示意圖中，我們可以看出左右是對(duì)稱的，難免會(huì)有人問(wèn)怎么區(qū)分源極和漏極呢？其實(shí)原理上，源極和漏極確實(shí)是對(duì)稱的，是不區(qū)分的。但在實(shí)際應(yīng)用中，廠家一般在源極和漏極之間連接一個(gè)二極管，起保護(hù)作用，正是這個(gè)二極管決定了源極和漏極，這樣，封裝也就固定了，便于實(shí)用。
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增強(qiáng)型是通過(guò)“加厚”導(dǎo)電溝道的厚度來(lái)導(dǎo)通，由上圖可以看出，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)離子就越遠(yuǎn)離柵極，柵極電壓達(dá)到一個(gè)值，叫閥值或坎壓時(shí)，由p型游離出來(lái)的正離子連在一起，形成通道，就是圖示效果。因此，容易理解，柵極電壓必須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。由于電場(chǎng)的強(qiáng)度與距離平方成正比，因此，電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度之后，電壓下降引起的溝道加厚就不明顯了，也是因?yàn)閚型負(fù)離子的“退讓”是越來(lái)越難的。耗盡型的是事先做出一個(gè)導(dǎo)通層，用柵極來(lái)加厚或者減薄來(lái)控制源漏的導(dǎo)通。但這種管子一般不生產(chǎn)，在市面基本見(jiàn)不到。所以，大家平時(shí)說(shuō)mos管，就默認(rèn)是增強(qiáng)型的。
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MOS管結(jié)構(gòu)示意圖中標(biāo)出的金屬氧化物膜位于上邊部位，這個(gè)膜是絕緣的，用來(lái)電氣隔離，使得柵極只能形成電場(chǎng)，不能通過(guò)直流電，因此是用電壓控制的。在直流電氣上，柵極和源漏極是斷路。不難理解，這個(gè)膜越薄：電場(chǎng)作用越好、坎壓越小、相同柵極電壓時(shí)導(dǎo)通能力越強(qiáng)。壞處是：越容易擊穿、工藝制作難度越大而價(jià)格越貴。
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MOS管結(jié)構(gòu)示意圖中的柵極通過(guò)金屬氧化物與襯底形成一個(gè)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(dá)到nF級(jí)。這個(gè)參數(shù)是mos管選擇時(shí)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(kāi)關(guān)頻率，在這種用途中，柵極信號(hào)具有交流特征，頻率越高，交流成分越大，寄生電容就能通過(guò)交流電流的形式通過(guò)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(wèn)題。為了追求高速，需要強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)，也是這個(gè)道理。試想，弱驅(qū)動(dòng)信號(hào)瞬間變?yōu)楦唠娖?#xff0c;但是為了“灌滿”寄生電容需要時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生上升沿變緩，對(duì)開(kāi)關(guān)頻率形成重大威脅直至不能工作。
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MOS管也能工作在放大區(qū)，而且很常見(jiàn)。做鏡像電流源、運(yùn)放、反饋控制等，都是利用MOS管工作在放大區(qū)，由于mos管的特性，當(dāng)溝道處于似通非通時(shí)，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。由于柵極與源漏隔離，因此其輸入阻抗可視為無(wú)窮大，當(dāng)然，隨頻率增加阻抗就越來(lái)越小，一定頻率時(shí)，就變得不可忽視。這個(gè)高阻抗特點(diǎn)被廣泛用于運(yùn)放，運(yùn)放分析的虛連、虛斷兩個(gè)重要原則就是基于這個(gè)特點(diǎn)。這是三極管不可比擬的。
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MOS管發(fā)熱，主要原因之一是寄生電容在頻繁開(kāi)啟關(guān)閉時(shí)，顯現(xiàn)交流特性而具有阻抗，形成電流。有電流就有發(fā)熱，并非電場(chǎng)型的就沒(méi)有電流。另一個(gè)原因是當(dāng)柵極電壓爬升緩慢時(shí)，導(dǎo)通狀態(tài)要“路過(guò)”一個(gè)由關(guān)閉到導(dǎo)通的臨界點(diǎn)，這時(shí)，導(dǎo)通電阻很大，發(fā)熱比較厲害。第三個(gè)原因是導(dǎo)通后，溝道有電阻，過(guò)主電流，形成發(fā)熱。主要考慮的發(fā)熱是第1和第3點(diǎn)。許多mos管具有結(jié)溫過(guò)高保護(hù)，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(guò)此溫度，MOS管不可能導(dǎo)通。溫度下降就恢復(fù)。要注意這種保護(hù)狀態(tài)的后果。
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MOS管結(jié)構(gòu)示意圖僅僅是原理性的，實(shí)際的元件增加了源-漏之間跨接的保護(hù)二極管，從而區(qū)分了源極和漏極。實(shí)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(duì)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。相當(dāng)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。好處是明顯的，應(yīng)用時(shí)拋開(kāi)了負(fù)電壓。
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P型MOS管應(yīng)用
一般用于管理電源的通斷，屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，柵極低電平就完全導(dǎo)通，高電平就完全截止。而且，柵極可以加高過(guò)電源的電壓，意味著可以用5v信號(hào)管理3v電源的開(kāi)關(guān)，這個(gè)原理也用于電平轉(zhuǎn)換。
N型MOS管應(yīng)用
一般用于管理某電路是否接地，屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，柵極高電平就導(dǎo)通導(dǎo)致接地，低電平截止。當(dāng)然柵極也可以用負(fù)電壓截止，但這個(gè)好處沒(méi)什么意義。其高電平可以高過(guò)被控制部分的電源，因?yàn)闁艠O是隔離的。因此可以用5v信號(hào)控制3v系統(tǒng)的某處是否接地，這個(gè)原理也用于電平轉(zhuǎn)換。
MOS管放大區(qū)應(yīng)用
工作于放大區(qū)，一般用來(lái)設(shè)計(jì)反饋電路，需要的專業(yè)知識(shí)比較多，類似運(yùn)放，這里無(wú)法細(xì)說(shuō)。常用做鏡像電流源、電流反饋、電壓反饋等。至于運(yùn)放的集成應(yīng)用，我們其實(shí)不用關(guān)注。人家都做好了，看好datasheet就可以了，不用按MOS管方式去考慮導(dǎo)通電阻和寄生電容。
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現(xiàn)在的高清、液晶、等離子電視機(jī)中開(kāi)關(guān)電源部分除了采用了PFC技術(shù)外，在元器件上的開(kāi)關(guān)管均采用性能優(yōu)異的MOS管取代過(guò)去的大功率晶體三極管，使整機(jī)的效率、可靠性、故障率均大幅的下降。由于MOS管和大功率晶體三極管在結(jié)構(gòu)、特性有著本質(zhì)上的區(qū)別，在應(yīng)用上；驅(qū)動(dòng)電路也比晶體三極管復(fù)雜，致使維修人員對(duì)電路、故障的分析倍感困難，此文即針對(duì)這一問(wèn)題，把MOS管及其應(yīng)用電路作簡(jiǎn)單介紹，以滿足維修人員需求!
致謝
感謝電子愛(ài)好者或者是前輩們分享的經(jīng)驗(yàn)，我也是讀取前人種下的果實(shí)，自己整理的一下！便于以后復(fù)習(xí)之用。
有原文鏈接的放了鏈接，沒(méi)有的就找不到原文鏈接啦，見(jiàn)諒，各位！
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的MOS管的工作原理及常见的封装（看完必会）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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