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  • 1 # 電子及工控技術

    下面我們先說第一個分支成員,它的大名叫“結型場效電晶體”(JFET),為了更好地瞭解它的秉性,我們有必要去解剖一下它內部的結構,從它的內部結構看,它與三極體類似,也有兩個PN接面。但是它與三極體所不同的是在它的兩個P+型區是用導線連線在一起的作為一個極,然後用引線引出,為了好記憶我們給它起個名字叫" 柵極",用G來表示。在它內部的N型區再分別引出兩個電極,為了好區分,我們一個給它起個名字叫“漏極”,用D來表示。另一個引出的電極叫“源極”,用S來表示。由於在漏極和源極之間都是N型半導體材料的,我們就稱為這種場效電晶體是N溝道的場效電晶體。

    2、P溝道的場效電晶體

    對於P溝道的場效電晶體從它的內部結構看,它的漏極D和源極S都是接在同一個P型半導體材料上的,因此我們叫它是“P溝道的場效電晶體”。要使它能夠工作,其外部也必須滿足兩個條件,這個條件與N溝道的場效電晶體類似,只不過在它的柵極G和源極S之間要加一個正向電壓,即Ugs>0,於此同時要在漏極D和源極S之間加一個反向的電壓,使Uds< 0,當滿足以上兩個條件後,這個柵極的電壓就可以控制漏極的電流Id了。

    由此可見,不管是N溝道的場效電晶體還是P溝道的場效電晶體,它們這個分支的成員都具備以下特點,首先是我們用柵極G的電壓Ugs去控制漏極的電流Id,並且能夠用較小的電壓去控制較大的電流,它與三極體很類似,只不過三極體是用微弱的基極電流IB去控制較大的集電極電流Ic的。因此我們通常稱為場效電晶體是“壓控型半導體器件”,而三極體是“流控型半導體器件”。其次是場效電晶體是一個具有放大功能的半導體器件。再次是結型場效電晶體它的柵極與溝道的PN接面是反向工作的,從這點看它的輸入電阻是非常高的,可以達到10的九次方歐姆。

    柵極G是處於絕緣狀態的,因此MOS的等效輸入電阻會更高,要比結型場效電晶體高出上百萬歐姆的電阻,其結構如下圖所示。

    1、增強型絕緣柵場效電晶體(MOSFET)

    雖然增強型絕緣柵場效電晶體有N溝道MOS管和P溝道MOS管,但是這兄弟倆的結構和工作過程是很相似的,因此下面我舉出我平時用的最多的一種增強型的NMOS管為例來給朋友們做一下說明,N溝道增強型MOS管的結構示意圖如下所示。

    2、耗盡型絕緣柵場效電晶體(MOSFET)

    耗盡型的MOS管也有N溝道和P溝道之分,下面我們為了全面說明問題,現在以N溝道耗盡型絕緣柵場效電晶體為例來說明,由下面的輸出特性曲線圖可以看到,要使這種型別的管子工作的話就要給它的柵極G加上一個負的電壓,這時漏極D和源極S之間就可以有電流通過。如果這個柵極的負電壓在一定的負電壓區域變化時,那麼漏極的電流Id也會變化了。

    通過我們對MOS管的全面剖析可以知道場效應MOS管是利用電場效應來控制電流大小的,由於這種管子可以製作的很小,結構又很簡單,輸入電阻又很大,所以它是優先被考慮到用在各種規模的整合電路里的。另外如果做成分立元件的話它也可以用在放大電路中作為訊號的放大器件來用。再者由於它可以工作在較高的頻率,同時又可以經受住較高的電壓衝擊,因此可以作為大功率開關管來用,類似電子開關一樣。最後在又的場合還可以作為動態的可變電阻使用。

  • 2 # 玩轉嵌入式

    MOS管是電子電路中常用的功率半導體器件,可以用作電子開關、可控整流等,是一種電壓驅動型的器件。

    1 什麼是MOS管

    MOS管的全稱為金屬-氧化物半導體場效應電晶體,英文簡稱為MOSFET,具有三個電極,分別為:柵極G、源極S和漏極D,根據其半導體結構可以分為P-MOS和N-MOS。其電氣符號如下圖所示。

    下面以NMOS為例分析其工作原理,在柵極G和源極S之間不加電壓的時候,在DS之間加正電壓時,D與襯底的P型半導體之間PN接面反偏不通。當GS之間加正電壓後,絕緣層和G極之間感應出正電荷,絕緣層和P型半導體之間感應出負電荷。這時負電荷和P型半導體中的載流子的極性相反,會將D和S的N型半導體連線起來形成一條N型的導體溝道。NMOS半導體結構如下圖所示。

    2 MOS管的驅動方式

    MOS管為電壓驅動型的半導體器件,對於NMOS而言,如果VGS>0,則NMOS導通;對於PMOS而言,如果VGS<0則,PMOS導通。其驅動電路示意圖如下圖所示。

    對於微控制器電路而言,我們建議不要直接用GPIO來驅動MOS,因為微控制器的供電電壓以3.3V居多,輸出的高電平為3.3V,對於功率較大的MOS而言,可能無法使MOS管完全導通。所以,一般通過三極體來驅動MOS管,三極體是電流型的驅動器件。

    3 MOS管的作用

    MOS管多被用作電子開關,用在控制控制迴路中控制負載的通斷,也可以當作可控整流來實現交流變直流。這兩個最主要的應用,除此之外,還具有防反接開關和電平轉換的作用。電平轉換作用的原理圖如下圖所示。

    上圖實現3.3V和5V電平的轉換,工作原理如下:

    左側輸入3.3V時,VGS=0,MOS管不導通,右側輸出5V電平;

    左側輸入0V時,VGS>0,MOS管導通,右側輸出0V;

    右側輸入0V時,MOS的寄生二極體導通,左側輸出0V;

    右側輸入5V時,VGS=0,MOS管不通,左側輸出3.3V;

    由此實現了,電平的雙向轉換。

  • 3 # 電子產品設計方案

    MOS的全稱是金氧半導體型場效電晶體

    MOS管屬於場效電晶體中的絕緣柵型,MOS管開關速快,高頻特性好,輸入阻抗大,導通內阻小,廣泛應用於功率器件的開關控制。電動工具、開關電源、LED驅動、充電電路等等應用都可以見到MOS管的身影

    MOS管工作分析

    MOS管分N MOS管和P MOS管兩種,有兩個背靠背的PN接面組成,總會有一個PN接面反偏。MOS管有三個腳,柵極(G)、漏極(D)和源極(S),其中柵極(G)導通控制引腳,導通後電流可以從漏極(D)流向源極(S)。當在柵極(G)施加電壓後,柵極(G)和矽襯底之間的SiO2絕緣層中就會產生一個柵極(G)指向矽襯底的電場。氧化物層兩邊形成一個電容,門極電壓等於對電容充電,受電壓吸引,電容另一邊聚集大量電子,形成導電溝道,MOS管開始導通,電流可以從漏極(D)流向源極(S),也可以從源極(S)流向漏極(D)。

    MOS管驅動

    MOS管是電壓驅動型的器件,當門極開啟電壓(Vgs)達到一定電壓時,就可以導通。

    N溝道MOS管:DR為高電平時導通(Vgs為正電壓)

    P溝道MOS管:DR為低電平時導通(Vgs為負電壓)

    三極體是電流驅動的,只要基極電流(Ib)滿足就可以導通,MOS管是電壓驅動型,如果驅動電壓不足,可以加入三極體,由三極體的集電極電壓控制MOS導通。

    MOS導通後的內阻一般只有幾十毫歐,甚至只有幾毫歐,非常適合較大功率器件的驅動。大功率的MOS工作電流可以去到幾十安,甚至上百安,是三極體沒法做到的。

  • 4 # 琪浩電子攻城獅

    MOS管是一種電晶體,可以理解為:"一個受電壓控制的電阻"。根據電壓的大小可以調節MOS管的電阻大小,在工作中的MOS管根據電阻的大小可以分為三種區域(三種狀態):

    1、導通區(電阻幾乎為0,一般就是幾十mΩ,相當於短路);

    2、可變電阻區(類似一個可調電阻,阻值大小受電壓控制);

    3、截止區(電阻幾乎無窮大,相當於斷路)。

    應用範圍很廣,可大體分為幾種狀態:

    1、MOS工作在導通區或者截止區的時候可以當開關使用。外加PWM訊號可以用於調壓,電機調速等方面。

    2、幾個MOS管搭配可以起到單向導通的作用(類似二極體單向導通),比二極體有優勢的地方是壓降小、功耗低,導通電流大。低電壓大電流的情況下優勢更明顯;

    3、工作在可變電阻區的時候可以當一個電阻使用,一般整合晶片中的電阻就是使用這種方式的電阻,優勢是生產方便,體積小巧。

    4、工作在可變電阻區還可以起到放大的作用,與三極體放大電路類似。

  • 5 # 我愛美食大胃王

    mos是一種應用場效應原理工作半導體器件

    場效電晶體具有輸入 阻抗高,噪音低、動態範圍大、 功耗小 易於整合等特性 得到了越來越多人的認可

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