MOS管,是MOSFET的缩写。MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)

  场效应管分为结型(JFET)和金属-氧化物-半导体型(MOSFET)两种类型。

  JFET的英文全称是Junction Field-Effect Transistor,也分为N沟道和P沟道两种,在实际中几乎不用。

  MOSFET英文全称是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,应用广泛,MOSFET一般称MOS管。MOSFET有增强型和耗尽型两大类,增强型和耗尽型每一类下面都有NMOS和PMOS。增强型MOS管的英文为Enhancement MOS或者EMOS,耗尽型MOS管的英文为Depletion MOS或者DMOS。

  一般PCB上使用最多的是增强型MOS管,NMOS最多,一般多用在信号控制上,其次是PMOS,多用在电源开关等方面,耗尽型几乎不用。

  所以,在实际应用中,应用最多的是增强型NMOS管,其次是增强型PMOS管。


一、MOS管基本参数

1.1、N和P区分

  MOS管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c,它们的作用相似。如下箭头指向G极的为NMOS,箭头背向G极的为PMOS。

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  由于生产工艺,一般的MOS管会有一个寄生二极管,有的也叫体二极管。从上图可以看出NMOS和PMOS寄生二极管方向不一样,NMOS是由S极→D极,PMOS是由D极→S极。


1.2、基本开关电路

  相比于NMOS,PMOS应用较少,主要原因有导通电阻大于NMOS导通电阻,型号少,价格贵等,但在一些特殊的场合也有应用。


1.2.1、MOS管导通条件

  MOS管是压控型,导通由G和S极之间压差决定。

  对NMOS来说,Vg-Vs>Vgs(th),即G极和S极的压差大于一定值,MOS管会导通,但是也不能大太多,否则烧坏MOS管,开启电压和其他参数可以看具体器件的SPEC。简单的说,就是NMOS高电平导通。

  对PMOS来说,Vs-Vg>Vgs(th),即S极和G极的压差大于一定值,MOS管会导通,同样的,具体参数看器件的SPEC。简单的说,就是PMOS低电平导通。


1.2.2、导通特性

  通过改变 栅极与源极 间的电压差, 就能控制MOS管的关断和导通.

  NMOS 导通条件: Ug-Us > Vgs。 Vgs一般是2V左右, 理解为G极比S极要高2V左右时开始导通。 N管常做下管(低端驱动), 因为S极直接接地固定电压时, G极和S极之间的压差容易控制. 而当S极电压不固定时, 栅源电压较难确定, 电路比较麻烦.

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  PMOS 导通条件: Us-Ug > Vgs, 如果阀值电压为2V, G极比S极低2V就能导通. 一般做上管(高端驱动). 同理, 用S极接VCC 电压固定, 这时G极电压容易计算及控制, 反之, 用S极接负载, S极电压不能稳定, G极电压就更难确定, 电路上也比较麻烦.

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1.2.3、MOS管用作开关时在电路中的连接方法

  NMOS:D极接输入,S极接输出

  PMOS:S极接输入,D极接输出

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  使用方法如图所示:

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对比三极管的使用方法如图:

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二、与三极管的区别

  三极管是电流控制,MOS管是电压控制,主要有如下的区别:

  1,只容许从信号源取少量电流的情况下,选用MOS管;在信号电压较低,有容许从信号源取较多电流的条件下,选用三极管。

  2,MOS管是单极性器件(靠一种多数载流子导电),三极管是双极性器件(既有多数载流子,也要少数载流子导电)。

  3,有些MOS管的源极和漏极可以互换运用,栅极也可正可负,灵活性比三极管好。

  4,MOS管应用普遍,可以在很小电流和很低电压下工作。

  5,MOS管输入阻抗大,低噪声,MOS管较贵,三极管的损耗大。

  6,MOS管常用来作为电源开关,以及大电流开关电路、高频高速电路中,三极管常用来数字电路开关控制。


三、用万用表快速测量MOS管的好坏

  1、将万用表调至二极管档,将红表笔接在MOS的S极,黑表笔接在D极,这时寄生二极管是导通状态,万用表会显示电压值,一般是0.4V~0.9V之间(不同的MOS会有所差异)。

  2、将黑表笔接在S极,红表笔接在D极,寄生二极管是截止状态,万用表会显示1,相当于开路。

    (1)第1步和第2步万用表都显示一定的电压值,代表MOS管D和S已经击穿损坏。

    (2)第1和第2步万用表都显示1,代表MOS管寄生二极管开路损坏。

  3、万用表红表笔和黑表笔之间有一定的电压,可以将红表笔接在MOS管的G极,黑表笔接在S极,并维持一段时间(给Cgs电容充电,确保MOS有一定的导通),然后再重复第3步,这时万用表也会显示电压值,但接近于0,因为此时DS导通寄生二极管截止。

  4、重复第1步,释放电荷,让NMOS处于截止状态,再重复第3步,万用表再次显示1,代表寄生二极管截止。

  5、将万用表调至蜂鸣器档或者电阻档,将红表笔接在MOS的G极,黑表笔接在S极,蜂鸣器不会响,GS阻抗比较大,代表GS没有击穿损坏。



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