首页
CtrlK
空空的头像

MOS管

单集封面

MOS管

05-10
23 次观看
空空的头像
空空
粉丝:33
主题:8
描述:13
例子:8
类比:2
其他:9
字数:3362

MOS管

05-10
23 次观看
空空的头像
空空
粉丝:33
空空的头像
空空
粉丝:33
主题:8
描述:13
例子:8
类比:2
其他:9
字数:3362

来源

主要来源于:洋桃电子【关于MOS管的一切都在这里!MOS管和三极管的区别【极速入门数模电路P15】-哔哩哔哩】 https://b23.tv/X0D06D3

基础知识

PN结

这是一个二极管
当该二极管两端没有电压的时候,因为P带大量空穴会吸引电子,而N带大量电子会跑向P,所以在初次接触的时候N区域的电子会移动向P区域,直到空穴被填满出现绝缘区域,此时没有电流通过
image.png
如果在P接正电,N接负电,那么就是二极管导通
如果反接,那么绝缘区域就会扩大,二极管截止,也就是单向导电性

三极管

当用三个半导体的时候,因为两端同类半导体(比如两个N型或两个P型)的掺杂浓度不同,所以就能实现电流放大的作用(具体略)
image.png

缺陷 三极管的缺陷

1,通过电流有限:大电流必须通过两层PN结,这个过程会导致发热损耗,而且如果想要通过更大的电流,必定导致需要增大PN结的面积,最后导致整体器件变大(无法大规模集成生产)的同时发热损耗也变大
image.png
2,三极管是电流控制器件,(1)会消1耗电能;(2)在电压驱动的电路就无法通过电压来控制电路

结型场效应管JFET

思路 解决思路V1

尝试其他的掺杂,不行。因为这也会有电流通过,也会产生发热损耗,也会有所需电流过大时整体体积也随着变大的问题
所以,要实现的目标是——不要让电流通过PN结

N型结型场效应管原理

所以解决方法是沿用单向导电性的思路,利用绝缘区夹断中间的导电区域。这样不仅不会有电流流过PN结,而且绝缘层的扩大过程中是使用电压来控制的,并没有电流产生
中间的N型半导体带有大量负电荷,本身就导电
image.png

捏水管 N型场效应管原理

image.png

优点 结型场效应管的优点

image.png

由来 命名:结型场效应管JFET

J——PN结
JET——场效应管
之所以叫结型,是因为利用的是PN结来控制通断
之所以叫场效应,是因为用电场来控制的

至于是N型还是P型,看最终通过电流的那个导体是什么半导体

内部结构与使用

两个P型半导体的作用相同,所以直接相连
image.png

可以从图中看出来,D和S可以互换使用,所以两类的dgs顺序相同
image.png

N型或P型箭头指向

都是从P指向N,结合栅极的位置一起判断

N型结型场效应管箭头 N型或P型箭头指向

从下图栅极的位置看出,箭头从P指向N,所以箭头朝右边
image.png

N型或P型命名

同时注意N-JFET,是N型场效应管,所以这里的N型还是P型是根据最终通过电流的那个半导体来决定的

N型结型场效应管命名 N型或P型命名

这里是N型半导体直接通过电流,所以是N型结型场效应管
image.png

绝缘栅型场效应管

增强型MOSFET场效应管

缺陷 结型场效应管的缺点

通过PN结来夹断电流,但是一旦电压小了,就会出现夹不紧的问题,会导致有小电流通过
解决思路在于,既然电压难以控制,那么就设置理想状态为
1,初始状态下无电压,此时处于完全的断开状态,没有电流通过
2,加电压之后,开始导通

增强型MOSFET场效应管原理

利用电容的原理即可以实现,当有电压的时候,可以吸引或排斥电子,构建出一个带单一极性的区域。利用这个区域作为一个桥梁,连接起两端与之相同极性的半导体即构成了一个完整的导电通路。当没电压的时候,该区域就不会形成,桥梁也就自然断开,实现完全的断开

如图,构建出电容的形式,下方的金属极板被P型半导体代替了
image.png21
因为使用P型半导体,所以两端就是N型半导体,带负电,所以需要吸引电子,利用电子来连接两边的N型半导体实现导电,所以在正极层接正电压
由此可以看出正极层是控制区域,所以它作为栅极G,作为控制端
image.png

因为两端都是N型半导体可以互换使用,
(1)为了进行区分同时指示出潜在的寄生二极管
(2)为了指示出S
(3)为了方便说明栅极电压需要在什么时候才能令该MOS管导通
如果S和B连接,那么只需要G端输入正电压使得Vgs>Vth。
正电压即与S端相比较的相对电压
Vth是阈值电压,是 MOS管(如NMOS/PMOS)开始形成导电沟道所需的最小栅源电压Vgs

所以将S和B进行连接
image.png

如图虽然两个MOS管的ds的位置不同,但都是S和B连接的对应S
栅极的那个横线也靠近S
image.png

阈值电压Vth

Vth是阈值电压,是 MOS管(如NMOS/PMOS)开始形成导电沟道所需的最小栅源电压

MOS管损坏

如果在G端加入的电压过大,那么很有可能会把绝缘层击穿,损坏MOS管
image.png

电路1 MOS管损坏

如图,如果没有这个10kΩ的偏置电阻进行电荷的释放,那么按键按下的时候直接电路短路,而且Vg和Vs的极性也相同,NMOS管截止
另外这个电阻可以防止G端悬空
如果没有这个电阻,那么G端悬空,那么人体摩擦或环境感应可能产生几千伏的静电电压(但能量很小)到栅极,虽然栅极直接和电源负极相连,但是导线中一定会存在微小的电感阻碍放电(静电放电(ESD)是纳秒级事件,属于高频),这一阻碍就有可能导致MOS管被击穿。
image.png

引脚悬空

浮空栅极的电压受环境影响(如附近的电场、PCB 走线耦合的噪声),可能导致 MOS 管意外导通或关闭,造成电路逻辑错误。

命名 增强型MOSFET场效应管

增强型MOSFET场效应管,简称为MOS管
FET表示场效应管
image.png

铁桥过路 增强型MOSFET场效应管

image.png

增强型NMOS管命名 N型或P型命名

根据上面d N型或P型命名:N型还是P型是根据最终通过电流的那个半导体来决定的
所以左边的最终是吸引电子上去进行连接,对应N沟道的极性,将两个N沟道进行连通,所以是NMOS管,右边同理。
image.png

增强型NMOS管箭头指向 N型或P型箭头指向

根据d N型或P型箭头指向:都是从P指向N
再结合栅极G的位置,所以需要把原来的图片逆时针旋转90度
很容易看出左边的形成N通道,栅极在左边,所以是箭头朝左
右边的形成P沟道,栅极在左边,所以是箭头朝右
image.png
image.png

解释 图形解释

如上图虽然两个MOS管的ds的位置不同,但都是S和B连接的对应S
栅极的那个横线也靠近S

耗尽型MOSFET场效应管

不同点在于,在绝缘层就实现掺杂少量电荷(NMOS管掺杂正电荷,PMOS管掺杂负电荷),使得在栅极没有电压的时候也能形成导通区域
image.png

FET场效应管总结

image.png

统计 应用度

image.png

MOS管的电路连接

寄生二极管

如图在P型半导体和d对应的N型半导体处,会自然形成一个寄生二极管
image.png
这个二极管就导致了NMOS管的电流流向一定是从D流向S(PMOS管同样分析,但是是不能从S流向D)
如果电流从D流向S,那么该寄生二极管就会反向截止,不会产生影响
image.png
如果电流从S流向D,那么电流就会通过S和B的连接直接从该寄生二极管流过,此时栅极g的电压控制就没有任何作用了
image.png

D和S不能调换使用

所以MOS管的D和S不能像结型场效应管JFET一样随意调换使用,因为导通方向固定

规定 标准画法

这里解释为什么PMOS管为什么要把S放到上面,因为默认电流从上往下流
NMOS管只能从D流向S,而PMOS管只能从S流向D,所以将S画在上方和NMOS的刚好相反
image.png

导通条件

为什么是和S端比较?因为S和衬底B相连,衬底就是P型半导体
这里的导通条件其实还有些问题,正电压没错,但是如果这个正电压太小了就不会形成一个可以用的导电沟道,必然存在一个最小的Vgs使得该导电沟道刚好够用
这个就是Vth阈值电压: MOS管(如NMOS/PMOS)开始形成导电沟道所需的最小栅源电压
image.png
image.png

电路1 NMOS管的电路连接

按下按键LED亮,松开LED灭
10kΩ电阻的作用
如图,如果没有这个10kΩ的偏置电阻进行电荷的释放,那么按键按下的时候直接电路短路,而且Vg和Vs的极性也相同,NMOS管截止
另外这个电阻可以防止G端悬空
如果没有这个电阻,那么G端悬空,那么人体摩擦或环境感应可能产生几千伏的静电电压(但能量很小)到栅极,虽然栅极直接和电源负极相连,但是导线中一定会存在微小的电感阻碍放电(静电放电(ESD)是纳秒级事件,属于高频),这一阻碍就有可能导致MOS管被击穿。
image.png

电路2 PMOS管的电路连接

image.png

电路3 NMOS管的电路连接

电动机,电磁铁这些都是电感器件,这就意味着会有反向电流产生,所以这个时候MOS管上面的寄生二极管就充当了续流二极管的作用,保护MOS管不被反向电流给损坏
image.png

讨论
随记