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什么是MOS管？

MOS管的英文全称是MOSFETMetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，是金属氧化物半导体场效应管，属于绝缘栅型场效应管。因此，MOS管又称为绝缘栅场效应管。在一般电子电路中，MOS管通常用在放大电路或开关电路中。

1、MOS管结构

在低掺杂浓度的P型半导体硅衬底上，采用半导体光刻和扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区域，并用金属铝引出漏极D和作为漏极D的两个电极。来源。然后，在漏极和源极之间的P型半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅绝缘膜，并在该绝缘膜上安装铝电极作为栅极G。这就构成了N沟道增强型MOS管。显然，栅极与其他电极隔离。图1-1中，A、B分别为结构图和代表符号。

另外，采用与上述相同的方法，采用半导体光刻和扩散工艺，在低掺杂浓度的N型半导体硅衬底上制作出两个高掺杂浓度的P+区，并通过栅极制作工艺制作出P-区，如下所示多于。沟道强化MOS管。下图分别给出了N沟道和P沟道MOS管线的结构图和代表符号。

2、MOS管工作原理

增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。当栅源电压VGS=0时，即使加上漏源电压VDS，也始终存在反向偏压的PN结，并且漏源之间没有导电沟道，因此漏电流当前ID=0。

此时，当在栅极和源极之间施加正向电压，即VGS>0时，在栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中产生电场，使得栅极面向P-极。氧化导致材料层变得绝缘，使得施加到栅极的电压VGS不能产生电流。VGS相当于给这个电容充电形成电。随着VGS逐渐增大，栅极被吸引到极高的正电压，导致大量电子聚集在电容器的另一侧，形成从漏极到源极的N型导电沟道。在管上电压VT时，N沟道管开始导通Pass，形成漏极电流ID。当通道开始建立导通电压时，我们将其称为栅源电压，通常表示为VT。

通过调节栅极电压（VGS）的大小，可以改变电场的强度，也可以达到调节漏极电流（ID）大小的目的。这也是MOS管的一个重要特点，它利用电场来控制电流。也称为场效应管。

三、MOS管的特点

从上面MOS管的工作原理可以看出，MOS管的栅极G和源极S由于SiO2绝缘层的存在，栅极G和源极S之间存在一个等效电容。电压VGS产生电场，产生源极-漏极电流。此时，栅极电压(VGS)决定漏极电流的大小，通过调整栅极电压(VGS)的大小，可以调整漏极电流(ID)的大小。由此得出以下结论

1）MOS管是通过改变电压来控制电流的器件，因此它是电压器件。

2）MOS管线的输入特性是容性的，因此输入阻抗很高。

4、MOS管电压极性及符号约定

上图为N沟道MOS管的符号，其中D代表漏极，S代表源极，G代表栅极。这是指N沟道MOS管。箭头所指的方向就是P沟道MOS管。

在MOS管的实际生产过程中，基板在出厂前就连接到了源极，所以在符号约定中，表示基板的箭头也应该连接到源极，以区分漏极和源极。

上图是P沟道MOS真空管的符号。

MOS管所加电压的极性与普通晶体管相同。N沟道类似于NPN晶体管。漏极D连接至阳极，源极S连接至阴极。当栅极G处于正电压时，导电沟道建立。N沟道MOS管开始工作。

同样P沟道类似于PNP晶体管，漏极D接阴极，源极S接阳极，当栅极G有负电压时，形成导电沟道，形成P沟道。MOS管开始工作。

5、MOS管与晶体管相比的重要特性

1场效应晶体管的源极S、栅极G、漏极D分别对应三极管的发射极e、基极b、集电极c，其功能类似。

2场效应晶体管是压控电流器件，其ID由VGS控制。普通晶体管是电流控制的电流器件，IC是由IB控制的。MOS管道放大系数是当栅极电压改变1V时，可以改变漏极电流的安培数。晶体管的电流放大系数表示基极电流变化1毫安时集电极电流变化多少。

3场效应晶体管的栅极与其他电极隔离，不产生电流，但晶体管工作时，基极电流IB决定集电极电流IC。因此，场效应晶体管的输入电阻比三极管高得多。

4、场效应管中，只有多数载流子参与传导，参与传导的载流子有两类多数载流子和少数载流子。这是因为少数载流子的浓度受温度、辐射等因素的影响很大。场效应管的温度稳定性比三极管好。

5场效应晶体管的源极不与基板连接时，源极和漏极可以互换使用，特性几乎不会改变，但如果三极管的集电极和发射极互换使用，特性就会很差不同的。b值下降很多。

6场效应晶体管的噪声系数很小。场效应晶体管宜用于低噪声放大器电路和需要高信噪比的电路的输入级。

7场效应晶体管和一般晶体管都可以组成各种放大电路和开关电路，但场效应晶体管制造工艺简单，具有一般晶体管无法比拟的优良特性，因此逐渐作为通用晶体管应用于各种电路和应用中正在更换。晶体管，即场效应晶体管，现已广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。

六、开关电源电路中大功率MOS管及大功率晶体管相对MOS管的优势

1、输入阻抗高，驱动功率低——栅极和源极之间有二氧化硅绝缘层，所以栅极和源极之间的直流电阻基本上都是SiO2绝缘电阻，通常交流在100M左右。输入阻抗基本上是输入电容器的电容。由于输入阻抗较高，激励信号两端没有压降，只要有电压就可以驱动，因此驱动功率很小。典型的晶体管具有基极电压Vb并且必须产生基极电流Ib来驱动集电极电流。需要电源来驱动晶体管。

2、开关速度快——MOSFET的开关速度与输入电容特性有很大关系。但作为开关使用时，可以降低内阻。提高驱动电路的开关速度。MOSFET仅依靠多个载流子导电，不存在少数载流子存储效应，因此关断过程非常快，开关时间为10~100ns，工作频率可达到普通晶体管的100kHz以上。由于少数载流子的存储效应，开关中始终存在滞后现象，影响了开关速度的提升。

3无二次击穿——一般功率晶体管中，存在一种现象，当温度升高时，集电极电流升高，集电极电流升高导致温度进一步升高，温度进一步升高，造成更多后果，这样集电极电流就不断上升。晶体管的耐压（VCEO）随着真空管温度的升高而逐渐降低，这是一种导致真空管温度持续升高，耐压持续降低，最终导致晶体管毁坏的题。晶体管。电视开关电源管和线路输出。破坏性热电失效现象占管损坏率的95%，也称为二次失效现象。MOS管的温度-电流特性与普通晶体管相反。即随着管温升高，沟道电流IDS反而减小。例如，对于IDS=10A的MOSFET开关，当VGS控制电压保持不变，在250温度下升至IDS=3A时，IDS下降至2A。通道电流IDS的温度电流特性降低，防止恶性循环和热击穿。也就是说，可以看出MOS管没有出现二次击穿现象，使用电视开关电源近两年可以看出，使用MOS管作为开关管可以大大降低损坏率。的开关管。过去用来替代一般晶体管的MOS管和开关管的损坏率大大降低，就是证明这一点的极好证据。

4、MOS管导通后，其导通特性为纯阻性。——普通晶体三极管在饱和导通时，几乎呈直通状态，具有很低的压降，称为饱和压降。有压降，所以普通三极管饱和导通后电阻很小，但这个等效电阻是非线性电阻，而MOS管是作为开关管使用的。即使饱和导通后仍有电阻。虽然它的电阻很小，但这个电阻相当于线性电阻。电阻器的阻值与电阻器两端的电压降和流过电阻器的电流之间的关系如下欧姆定律电流越大，电压降越大，电流越小，电压降越小。这与上电后的线性元件相同，因此线性元件可以并联使用。这两个电阻并联，具有自动电流平衡作用，所以当一只管子功率不够时，MOS管可以并联使用管子，无需任何额外的平衡措施。

与普通晶体管相比，MOS管具有以上四个优点，足以在开关应用中完全替代普通晶体管。目前工艺MOS管道VDS可以达到1000V，只能作为开关电源中的开关管。制造技术的不断进步和VDS的不断改进使得线路输出管的更换成为可能。CRT电视在不久的将来。

什么是灌注回路？

1、MOS管作为开关管应用的专用驱动电路。

MOS管比普通晶体管有很多优点。但作为大功率开关管使用时，由于MOS管的容性输入特性，MOS管的输入端相当于一个小电容，是输入开关激励。该信号实际上是对该电容器进行充电和放电的重复过程。在充电和放电过程中，MOS管线的开启和关闭存在延迟，从而减慢了“开启”和“关闭”的过程。允许通过开关组件。

电压波形将变成B波形畸变，使开关管无法正常开关，并可能造成损坏。解决办法是只要R足够小或者没有电阻，激励信号就能提供足够的电流。等效电容可以快速增加充放电，使MOS开关管快速开通和关断，保证正常工作。由于激励信号具有内阻，因此信号的激励电流也受到。在MOS管输入部分增加带有开关管的“均流电路”，降低内阻，增大励磁电流来解决。题如下图所示。

上图中，在用作开关的MOS管Q3的栅极S与激励信号之间添加了两个开关管Q1和Q2。这两管串联，Q1为NPN型。Q2型是基极连接在一起的PNP型。两个开关在方波激励信号的控制下依次导通，如下图A和B所示。

这里是方波信号的正半周，三极管Q1导通，Q2截止，VCC通过Q1导通对MOS开关Q3的栅极充电，所以相当于VCC直接加在MOS管Q3的栅极上。瞬时充电电流很大，充电时间很短，因此MOS开关Q3很快导通，如图A所示。

方波信号的负半周到来，晶体管Q1截止，Q2导通。由于Q2饱和导通，MOS开关Q3栅极上所充的电荷被放电。时间很短。这样可以保证MOS开关Q3快速关断，如上图B所示。

MOS管栅极S引线的电流容量在制造过程中受到，所以当Q1导通饱和时，VCC对MOS管栅极S的瞬时充电电流会很大。由于MOS管的输入级很容易损坏，因此必须采取措施特定电路的瞬时充电电流值，以保护MOS管的安全。串联合适的充电限流电阻R。栅极充电电路如下图A所示。

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