一、mos管簡(jiǎn)介
1. 簡(jiǎn)介
MOS管,全稱(chēng)為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),是一種常用的半導(dǎo)體器件。它是由一條金屬電極、一個(gè)絕緣層和一個(gè)半導(dǎo)體晶體組成的。
MOS管的工作原理是利用半導(dǎo)體中N型或P型區(qū)域的導(dǎo)電性質(zhì)來(lái)控制電流的流動(dòng)。在MOS管的絕緣層上面,放置了一塊金屬電極,形成了一個(gè)電場(chǎng),當(dāng)施加一個(gè)外加電壓到金屬電極上時(shí),電場(chǎng)會(huì)影響絕緣層下面的半導(dǎo)體區(qū)域,改變?cè)搮^(qū)域的導(dǎo)電性質(zhì),從而控制電流的流動(dòng)。
2. mos管的特點(diǎn)
MOS管有以下幾個(gè)特點(diǎn):
高輸入電阻:MOS管的輸入電阻非常高,可以達(dá)到很大的數(shù)值,這使得MOS管可以被用作高阻抗放大器。
低噪聲:由于MOS管的輸入電阻很高,所以它的噪聲也很低,這使得MOS管可以被用作低噪聲放大器。
低功耗:由于MOS管只需要非常小的電流來(lái)控制電流的流動(dòng),因此MOS管的功耗非常低。
快速響應(yīng):MOS管的響應(yīng)速度非???,可以達(dá)到幾百兆赫的頻率。
MOS管廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、電視機(jī)、音響等等。
3. MOS管的工作狀態(tài)
(1)放大功能
當(dāng)MOSFET的門(mén)極電壓(VGS)超過(guò)門(mén)極-源極電壓(VGS(th))時(shí),MOSFET進(jìn)入放大區(qū)。在放大區(qū),MOSFET的漏極電流(ID)隨著VDS的增加而增加,但是增長(zhǎng)速度比飽和區(qū)慢。這意味著MOSFET在放大區(qū)時(shí)可以作為放大器使用。
(2)截止區(qū)
當(dāng)MOSFET的VGS低于門(mén)閾電壓(VGS(th))時(shí),MOSFET進(jìn)入截止區(qū)。在截止區(qū),MOSFET的漏極電流非常小,幾乎可以忽略不計(jì),因此可以將其視為完全關(guān)閉的狀態(tài)。
(3)飽和區(qū)
當(dāng)MOSFET的VGS超過(guò)VGS(th)時(shí),并且VDS也足夠大時(shí),MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)。在飽和區(qū),MOSFET的漏極電流達(dá)到一個(gè)最大值,并且漏極電流不再隨著VDS的增加而增加。因此,MOSFET在飽和區(qū)時(shí)可以作為一個(gè)開(kāi)關(guān)使用。
3. Mos管的分類(lèi)
根據(jù)MOSFET的工作模式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功率范圍等不同,可以將MOSFET分為多種不同類(lèi)型。以下是一些常見(jiàn)的MOSFET分類(lèi):
(1)按照工作模式分類(lèi):
恒壓型MOSFET:在恒定的VGS下,通過(guò)調(diào)節(jié)VDS可以控制MOSFET的漏極電流ID。常用于放大和調(diào)節(jié)電路等。
恒流型MOSFET:在恒定的VDS下,通過(guò)調(diào)節(jié)VGS可以控制MOSFET的漏極電流ID。常用于開(kāi)關(guān)電路等。
(2)按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi):
通道型MOSFET:N型或P型的摻雜區(qū)間為一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)電通道,可通過(guò)在門(mén)電極上加正向或負(fù)向電壓來(lái)控制電荷的通道大小,從而控制電流。常用于放大和開(kāi)關(guān)電路等。
壓控型MOSFET:N型或P型的摻雜區(qū)間被分成多個(gè)單元,形成一個(gè)PN結(jié),通過(guò)控制結(jié)區(qū)的電壓,改變電荷區(qū)的深度和寬度,從而控制電流。常用于高壓和功率電路等。
(3) 按照功率范圍分類(lèi):
小功率MOSFET:主要應(yīng)用于邏輯電路、放大器等小功率應(yīng)用領(lǐng)域。
中功率MOSFET:主要應(yīng)用于直流-直流轉(zhuǎn)換器、電源管理、汽車(chē)電子等中功率應(yīng)用領(lǐng)域。
大功率MOSFET:主要應(yīng)用于高壓直流輸電、醫(yī)療設(shè)備、工控系統(tǒng)等大功率應(yīng)用領(lǐng)域。
需要注意的是,MOSFET的分類(lèi)不是絕對(duì)的,不同類(lèi)型的MOSFET在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下也會(huì)有重疊和交叉。因此,在選擇和應(yīng)用MOSFET時(shí),需要結(jié)合具體的設(shè)計(jì)需求和應(yīng)用條件,綜合考慮各種因素,以選擇最合適的器件。
4. MOS管的開(kāi)關(guān)控制
當(dāng)G-S有正壓差時(shí),D-S導(dǎo)通。導(dǎo)通后,即使去掉G極電壓,D-S仍可以維持導(dǎo)通。
讓G接地,D-S截止。
二、開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)仿真測(cè)試
1. 實(shí)驗(yàn)MOS管
采用MOS管為: BSS123
BSS123為N溝道邏輯電平增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管,SOT-23封裝.這一產(chǎn)品設(shè)計(jì)以最小化通導(dǎo)電阻,同時(shí)提供堅(jiān)固耐用,可靠并高速的開(kāi)關(guān)性能,因此BSS123適合低電壓,低電流應(yīng)用,如小型伺服電機(jī)控制,功率MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器和其它開(kāi)關(guān)應(yīng)用.
漏極至源極電壓:100V
柵-源電壓:±20V
低通導(dǎo)電阻:1.2ohm,Vgs 10V
連續(xù)漏電流:170mA
最大功率耗散:360mW
工作結(jié)溫范圍:-55°C至150°C
應(yīng)用:電源管理,工業(yè),便攜式器材,消費(fèi)電子產(chǎn)品
2. G極無(wú)電壓
這時(shí)MOS管處于截止?fàn)顟B(tài)。
3. G極設(shè)置電壓
這時(shí)MOS管處理飽和狀態(tài)。
3. 使用方波控制
輸出波形:
這里輸入0-6V正弦波,可以看到當(dāng)輸入正電壓時(shí),MOS管導(dǎo)通;當(dāng)輸入0伏時(shí),MOS管截止。
當(dāng)放大波形時(shí),可以看到MOS管的導(dǎo)通過(guò)程。
三、信號(hào)放大電路示例
下面電路中MOS管工作在放大狀態(tài),輸入的正弦波信號(hào),可以放大后輸出。
其中 :
R22:用來(lái)給MOS管提供基礎(chǔ)電壓,也可以給電容C13用來(lái)放電。
C13:用來(lái)接輸入信號(hào),輸入信號(hào)會(huì)疊加在MOS管的G級(jí)上。
仿真波形圖:這里示波器是反向接的,放大后的信號(hào)也顯示出負(fù)極。
評(píng)論
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