MOS管的基礎(chǔ)知識(shí)

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。