1.MOSFET的基本概念相關的知識
場效應管與三極管比較類似,都是三端元器件,但是三極管是一種流控型的半導體器件,而場效應管是一種壓控型的半導體器件,按照結構分類,場效應管可以分為結型場效應管JFET和
金屬-氧化物半導體場效應管MOSFET,本文主要介紹MOSFET。
1-MOSFET
MOSFET根據溝道材料的不同可以分為N溝道NMOS和P溝道PMOS,按照導電方式又可以分為耗盡型和增強型,所以MOSFET有四種:1)N溝道耗盡型;2)N溝道增強型;3)P溝道耗盡型;4)P溝道增強型。
不管是NMOS還是PMOS都具有三個電極,分別為柵極Gate、源極Source、漏極Drain,其電氣符號如圖2所示。
2-MOS管的電氣符號
2. MOSFET的分辨方法的相關知識
相信大家在初接觸MOS管的時候,對于MOS管的電氣符號都會碰到如下的問題:1)漏極D和源極S如何區分?2)N-MOS和P-MOS如何區分?3)寄生二極管/體二極管的方向如何辨別?4)MOS管如何導通?這幾個問題不是難題,但是比較容易混淆。下面介紹這幾個問題,幫助大家分清MOS管。
1). 漏極D和源極S如何區分
MOS管的三個電極中,柵極G最好確認,源極S和漏極D相對容易混淆,不過也是有方法區分的。電氣符號中,有兩根線相匯的源極S,只有一根線的則是漏極D,如圖3所示。
圖3-源極和漏極的區分
2). N-MOS和P-MOS如何區分
確認完三個電極后,再來確定MOS的類型,如果箭頭指向柵極G,則是N-MOS,如果箭頭背離柵極G,則是P-MOS。如圖4所示。
圖4-如何區分N溝道和P溝道
3). 寄生二極管的方向如何辨別
由于MOS管也是由P型半導體和N型半導體構成的,所以每個PN結都是一個二極管,按理來說一個MOS中應該有兩個二極管,但是其中一個二極管呈現短路狀態,所以只剩下一個二極管了。
N溝道的寄生二極管是由S極指向D極,P溝道的寄生二極管是由D極指向S極。或者可以這樣記:箭頭的方向和二極管的方向是一致的。如圖5所示。
圖5-寄生二極管方向區分
4). MOS管如何導通
MOS管在導通時,電流的方向是怎么樣的?對于N-MOS而言,是由D指向S的;對于P-MOS而言,是由S指向D的。可以這樣判斷,如果反接的話,電流就會流過寄生二極管,失去了控制作用,所以寄生二極管要在電路中反向連接。
圖6-MOS如何導通
3.MOSFET的控制方式及典型應用電路
MOS管是電壓控制的半導體器件,一般很少用做放大作用,而主要用作開關作用,尤其當作功率開關使用。在MOS管的數據手冊上,都會講到一個重要的參數Vth開啟電壓,這個電壓的范圍一般是2-20V,MOS管的導通方式如下:
NMOS: VGS > Vth,則導通,否則截止關斷;
PMOS: VGS < Vth,則導通,否則截止關斷;
圖7-MOS導通方式
MOS管一般用作開關作用,今天介紹兩種典型的應用:MOS防電源反接電路和BLDC驅動電路。
MOS管的防電源反接電路
電子產品的電源如果接反了,可能會把電路燒壞,一般常用二極管來防反接,但是二極管的過電流的能力比較小,并且正向壓降比較大,對很多大電流或者低電壓的場合二極管并不適用。MOS管的ID電流比較大并且導通壓降非常小,也可以用于電源防反接。
電子技術設計:原來電源防接反這么簡單就實現了
圖8-NMOS防反接電路
上圖是NMOS的防反接電路,電路分析如下:
如果電源接線錯誤:VGS=0,所以NMOS不導通;
如果電源接線正確:VD=0,VS=0.7V,VG=Vbattery,則VGS>Vth,導通;
圖9-PMOS防反接電路
上圖是PMOS的防反接電路,電路分析如下:
如果電源接線錯誤:VGS=0,所以PMOS不導通;
如果電源接線正確:VD=Vbattery,VS=(Vbattery-0.7)V,VG=0,則VGS
BLDC驅動電路
BLDC的驅動電路為橋式電路,以三相BLDC為例,需要使用六個NMOS構成橋式電路,典型的電路圖如圖10所示。
上圖中,上下兩個NMOS管不同時導通,上管只與相鄰的下管導通,總共具有六個節拍,即可實現三相BLDC電機的控制。這一部分的內容,程序控制部分較為復雜,我在悟空問答中有詳細的解答大家如果感興趣可以去搜索。
相信通過以上內容大家對MOSFET場效應管有了一定的認識,如果由疑問的地方歡迎留言討論,或者私信我。在下一章節中,您將學習到有關場效應管NMOS/PMOS的相關知識。
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圖10-BLDC驅動電路
審核編輯:劉清