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  • MOS管知识总结
    • 发布时间:2020-10-20 18:25:04
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    MOS管知识总结
    (1)MOS管当开关控制时,为什么一般用PMOS做上管NMOS做下管?
    了解MOS管的开通/关断原理你就会发现,使用PMOS做上管、NMOS做下管比较方便。使用PMOS做下管、NMOS做上管的电路设计复杂,一般情况下意义不大,所以很少采用。
    下面先了解MOS管的开通/关断原理,请看下图:
    MOS管
    NMOS管的主回路电流方向为D→S,导通条件为VGS有一定的压差,一般为5~10V(G电位比S电位高);而PMOS管的主回路电流方向为S→D,导通条件为VGS有一定的压差,一般为-5~-10V(S电位比G电位高),下面以导通压差6V为例。
    NMOS管
    使用NMOS当下管,S极直接接地(为固定值),只需将G极电压固定值6V即可导通;若使用NMOS当上管,D极接正电源,而S极的电压不固定,无法确定控制NMOS导通的G极电压,因为S极对地的电压有两种状态,MOS管截止时为低电平,导通时接近高电平VCC。当然NMOS也是可以当上管的,只是控制电路复杂,这种情况必须使用隔离电源控制,使用一个PMOS管就能解决的事情一般不会这么干,明显增加电路难度。
    MOS管
    PMOS管
    使用PMOS当上管,S极直接接电源VCC,S极电压固定,只需G极电压比S极低6V即可导通,使用方便;同理若使用PMOS当下管,D极接地,S极的电压不固定(0V或VCC),无法确定控制极G极的电压,使用较麻烦,需采用隔离电压设计。
    以上为本人使用控制灯泡的原理作简单的分析。
    MOS管
    参考:
    (2)转移特性曲线
    MOS管MOS管
    MOS管
    参考:
    (3)耗尽型与增强型区别
    耗尽型与增强型的主要区别在于耗尽型MOS管在G端(Gate)不加电压时有导电沟道存在,而增强型MOS管只有在开启后,才会出现导电沟道;两者的控制方式也不一样,耗尽型MOS管的VGS(栅极电压)可以用正、零、负电压控制导通,而增强型MOS管必须使得VGS>VGS(th)(栅极阈值电压)才行。
    (因为耗尽型MOS管与增强型MOS管不同的就是衬底靠近栅极附近存在原导电沟道。 这样的话,栅源电压为0时管子也能导通,而栅源电压正向增大时,漏极电流成 正比增大,栅源电压负方向增大时漏极电流正比减小,至夹断电压时完全关断。)
    由于耗尽型N沟道MOS管在SiO2绝缘层中掺有大量的Na+或K+正离子(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子),当VGS=0时,这些正离子产生的电场能在P型衬底中感应出足够的电子,形成N型导电沟道;当VGS>0时,将产生较大的ID(漏极电流);如果使VGS<0,则它将削弱正离子所形成的电场,使N沟道变窄,从而使ID减小。
    这些特性使得耗尽型MOS管在实际应用中,当设备开机时可能会误触发MOS管,导致整机失效;不易被控制,使得其应用极少。
    因此,日常我们看到的NMOS、PMOS多为增强型MOS管;其中,PMOS可以很方便地用作高端驱动。不过PMOS由于存在导通电阻大、价格贵、替换种类少等问题,在高端驱动中,通常还是使用NMOS替代,这也是市面上无论是应用还是产品种类,增强型NMOS管最为常见的重要原因,尤其在开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS管。
    参考:
    耗尽型MOSFET在制造过程中改变掺杂到通道的杂质浓度,使得这种MOSFET的栅极就算没有加电压,通道仍然存在。如果想要关闭通道,则必须在栅极施加负电压。耗尽型MOSFET最大的应用是在"常关型"(normally-off)的开关,而相对的,加强式MOSFET则用在"常开型"(normally-on)的开关上。  NMOS逻辑  同样驱动能力的NMOS通常比PMOS所占用的面积小,因此如果只在逻辑门的设计上使用NMOS的话也能缩小芯片面积。不过NMOS逻辑虽然占的面积小,却无法像CMOS逻辑一样做到不消耗静态功率,因此在1980年代中期后已经渐渐退出市场。
    (4)场效应管衬底与源极短接和直接接地有什么区别?
    和源极短接就是Vgs到达一定电压,和地短接就是Vg对地到一定电压
    特别要说明的是,源极在MOSFET里的意思是“提供多数载流子的来源”。对NMOS而言,多数载流子是电子;对PMOS而言,多数载流子是空穴。相对的,漏极就是接受多数载流子的端点。
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