MOS管初步了解

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,MOS 管,主线,一、MOS管的分类,二、MOS管的图片,三、MOS管的应用,1、MOS管的分类,一、符号：“Q、VT” ，场效应管简称，是另一种半导体器件，是通过电压来控制输出电流的，是电压控制器件,场效应管分三个极：,极为漏极（供电极）,极为源极（输出极）,极为栅极（控制极）,极和极可互换使用,1.1MOS管的分类,场效应管按沟道分可分为沟道和沟道管（在符号图中可看到中间的箭头方向不一样）。,按材料分可分为结型管和绝缘栅型管，绝缘栅型又分为耗尽型和增强型，一般主板上大多是绝缘栅型管简称管，并且大多采用 增强型的沟道，其次是增强型的沟道，结型管和耗尽型管几乎不用。,1.2 MOS管的特性,1、工作条件：极要有供电，极要有控制电压,2、主板上的场管沟道多，极电压越高，极输出电压越高,3、主板上的场管极电压达到12时，完全导通，个别主板上5导通,4、场管的功能可互换,沟道场管的导通截止电压：,导通条件：，=0.45-3时，处于导通状态，且越大 ，越大,截止条件：，没有电流或有很小的电流,1.3 MOS的测量及好坏判断,1、测量,极性及管型判断,红笔接、黑笔接值为（300-800）为沟道,红笔接、黑笔接值为（300-800）为沟道,如果先没、再没、会长响，表笔放在和最短脚相连放电，如果再长响为击穿,贴片场管与三极管难以区分，先按三极管没，如果不是按场管测,场管测量时，最好取下来测，在主板上测量会不准,2、好坏判断,测、两脚值为（300-800）为正常，如果显示“”且长响，场管击穿；如果显示“”，场管为开路,软击穿(测量是好的，换到主板上是坏的），场管输出不受G极控制。,1.4MOS管的代换原则（只适合主板）,场管代换只需大小相同，分清沟道沟道即可,功率大的可以代换功率小的,板子上的场管最好原值代换,2.MOS管的图片,各种MOS管的封装图片,3、MOS管的应用,一、MOS管的作用是什么？,目前主板或显卡上所采用的MOS管并不是太多，一般有10个左右，主要原因是大部分MOS管被整合到IC芯片中去了。由于MOS管主要是为配件提供稳定的电压，所以它一般使用在CPU、AGP插槽和内存插槽附近。其中在CPU与AGP插槽附近各安排一组MOS管，而内存插槽则共用了一组MOS管，MOS管一般是以两个组成一组的形式出现主板上的。,3.1低压应用,当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。,3.2 宽电压应用,输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。,3.3 双电压应用,在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。,3.4 用于NMOS的驱动电路,这里只针对NMOS驱动电路做一个简单分析： Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。 Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。 R2和R3提供了PWM电压基准，通过改变这个基准，可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。 Q3和Q4用来提供驱动电流，由于导通的时候，Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce的压降，这个压降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。 R5和R6是反馈电阻，用于对gate电压进行采样，采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈，从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。 最后，R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制，R4提供了对MOS管的gate电流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。,电路特性：,1,、,用低端电压和PWM驱动高端MOS管。 2,、,用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。,3,、,gate电压的峰值限制,4,、,输入和输出的电流限制,5,、,通过使用合适的电阻，可以达到很低的功耗。,6,、,PWM信号反相。NMOS并不需要这个特性，可以通过前置一个反相器来解决。,3.5 用于PMOS的驱动电,3.6MOS管的开关特性,一、静态特性 MOS管作为开关元件，同样是工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件，所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。 图为由NMOS增强型管构成的开关电路。,工作特性如下：,工作特性如下： uGS开启电压UT：MOS管工作在截止区，漏源电流iDS基本为0，输出电压uDSUDD，MOS管处于断开状态，其等效电路如图3.8(b)所示。 uGS开启电压UT：MOS管工作在导通区，漏源电流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中，rDS为MOS管导通时的漏源电阻。输出电压UDS=UDDrDS/(RD+rDS),如果rDSRD，则uDS0V，MOS管处于接通状态，其等效电路如图3.8(c)所示。,二、动态特性,MOS管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程，但其动态特性主要取决于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间，而管子本身导通和截止时电荷积累和消散的时间是很小的。图给出了一个NMOS管组成的电路及其动态特性示意图。,当输入电压ui由高变低，MOS管由导通状态转换为截止状态时，电源UDD通过RD向杂散电容CL充电，充电时间常数1=RDCL。所以，输出电压uo要通过一定延时才由低电平变为高电平；当输入电压ui由低变高，MOS管由截止状态转换为导通状态时，杂散电容CL上的电荷通过rDS进行放电，其放电时间常数2rDSCL。可见，输出电压Uo也要经过一定延时才能转变成低电平。但因为rDS比RD小得多，所以，由截止到导通的转换时间比由导通到截止的转换时间要短。 由于MOS管导通时的漏源电阻rDS比晶体三极管的饱和电阻rCES要大得多，漏极外接电阻RD也比晶体管集电极电阻RC大，所以，MOS管的充、放电时间较长，使MOS管的开关速度比晶体三极管的开关速度低。不过，在CMOS电路中，由于充电电路和放电电路都是低阻电路，因此，其充、放电过程都比较快，从而使CMOS电路有较高的开关速度。,