MOS管即場效應管(MOSFET)，屬于壓控型，是一種應用非常廣泛的功率型開關元件，在開關電源、逆變器、直流電機驅動器等設備中很常見，是電力電子的核心元件。

MOS管有N溝道和P溝道之分，N溝道相當于NPN的三極管;P溝道相當于PNP的三極管。實際設計及應用中，N溝道MOS管占絕大多數，所以下面以N溝道MOS管為例進行講解(如圖1中Q3，柵極-G;漏極-D;源極-S)。

MOS管的使用通常可以分為以下兩種情形：

①參與普通的邏輯控制

和三極管一樣作為開關管使用，電流可達數安培，如下圖為MOS管驅動直流電機電路。R6下拉電阻是必須的(取值一般10--20k)，原理和NPN三極管下拉電阻一樣;原理參見文章《放下教科書，來看下三極管的應用電路》。

此類應用的MOS管Vgs電壓大于門檻電壓4.5V(又叫平臺電壓)即可正常使用。小功率的邏輯控制本人還是選擇使用三極管。

②參與PWM控制

例如文章《淺析PWM控制電機轉速的原理》，橋式驅動電路以及開關電源電路等應用廣泛。

如下圖為有刷直流電機橋式驅動電路，G1、G2、G3、G4為推挽PWM控制，VS1、VS2接電機，可實現大功率直流電機調速，正反轉控制。此類應用的MOS管Vgs電壓大于10V，通常使用12V(為保證導通深度，PWM的幅值為12V)。且G極的電阻必須是小電阻通常取4.7--100Ω，與電阻并聯一個反向二極管，目的是保證MOS管的關斷速度比導通速度快，防止上橋與下橋直通短路。

徹底了解MOS管，從以下兩點入手：

什么是米勒效應，米勒效應下為什么會有Vgs平臺電壓

MOS管的開關損耗、導通損耗、續流損耗

如下圖所示，G極與D極存在極間電容Cgd，G極與S極存在極間電容Cgs，當G極有高電平信號時，電容Cgs充電到門檻電壓4.5V時，DS極開始導通，D極電平下降趨近于0V，此過程電容Cgd開始充電，使G極電壓在短時間內保持在4.5V，這就是米勒效應。

該門檻電壓Vgs就是MOS管的平臺電壓;該平臺電壓的在MOS管開通和關斷期間都存在，其寬度與G極電阻有直接的關系。

如下圖為G極電阻為10Ω時MOS管開通的波形，紅色代表Vgs的電壓波形，藍色代表Vds的電壓波形。平臺電壓的寬度很窄(黃色箭頭)，在平臺電壓下DS極間是變阻區，Vds很窄(綠色箭頭)。

如下圖為G極電阻為100Ω時MOS管開通的波形，平臺電壓的寬度變寬明顯(黃色箭頭)，在平臺電壓下DS極間是變阻區，Vds變緩(綠色箭頭)。

如下圖為G極電阻為200Ω時MOS管開通的波形，平臺電壓的寬度變寬更明顯(黃色箭頭)，在平臺電壓下DS極間是變阻區，Vds變緩更大(綠色箭頭)。

如下圖為G極電阻為200Ω時MOS管關斷的波形，同樣有平臺電壓的存在。

MOS管的損耗意味著發熱，要使MOS管正常工作，必須了解各種損耗，如下圖。

開關損耗分為MOS管的開通損耗和關斷損耗，G極電阻的大小決定了開通和關斷的速度，該電阻越大開關損耗越大;

導通損耗取決于DS極間導通后的等效電阻Rds(on)，該電阻越大導通損耗越大;

續流損耗指的是S極到D極間的正向二極管的損耗，該損耗通常不考慮(本文略)。

如下圖，對MOS管的選型，主要參數都會在前面直接給出(紅框內)，DS極耐壓(Vdss)通常選擇工作電壓的1.5--2倍;漏極電流(Id)通常選擇工作電流的5--10倍;Rds(on)盡量越小越好。另外G極的Vgs電壓范圍是±20V以內，幾乎所有的MOS管都如此。

小結

MOS管的開關損耗跟設計有直接的關系，縮短導通和關斷時間可有效降低開關損耗。

驅動MOS管的推挽電路很多都已集成在驅動芯片內部，輸出能力很強，通常電流可達1A。

原文標題：認識MOS管：米勒效應、開關損耗以及參數匹配

文章出處：【微信公眾號：硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅