在實(shí)際項(xiàng)目中,我們基本都用增強(qiáng)型mos管,分為N溝道和P溝道兩種。
我們常用的是NMOS,因?yàn)槠鋵?dǎo)通電阻小,且容易制造。在MOS管原理圖上可以看到,漏極和源極之間有一個(gè)寄生二極管。這個(gè)叫體二極管,在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載(如馬達(dá)),這個(gè)二極管很重要。順便說(shuō)一句,體二極管只在單個(gè)的MOS管中存在,在集成電路芯片內(nèi)部通常是沒(méi)有的。
1.導(dǎo)通特性
NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通,適合用于源極接地時(shí)的情況(低端驅(qū)動(dòng)),只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通,適合用于源極接VCC時(shí)的情況(高端驅(qū)動(dòng))。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動(dòng),但由于導(dǎo)通電阻大,價(jià)格貴,替換種類少等原因,在高端驅(qū)動(dòng)中,通常還是使用NMOS。
2.MOS開(kāi)關(guān)管損失
不管是NMOS還是PMOS,導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在,這樣電流就會(huì)在這個(gè)電阻上消耗能量,這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會(huì)減小導(dǎo)通損耗。現(xiàn)在的小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。
MOS在導(dǎo)通和截止的時(shí)候,一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程,流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程,在這段時(shí)間內(nèi),MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多,而且開(kāi)關(guān)頻率越高,損失也越大。
導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大。縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間,可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失;降低開(kāi)關(guān)頻率,可以減小單位時(shí)間內(nèi)的開(kāi)關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。
3.MOS管驅(qū)動(dòng)
跟雙極性晶體管相比,一般認(rèn)為使MOS管導(dǎo)通不需要電流,只要GS電壓高于一定的值,就可以了。這個(gè)很容易做到,但是,我們還需要速度。
在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到,在GS,GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅(qū)動(dòng),實(shí)際上就是對(duì)電容的充放電。對(duì)電容的充電需要一個(gè)電流,因?yàn)閷?duì)電容充電瞬間可以把電容看成短路,所以瞬間電流會(huì)比較大。選擇/設(shè)計(jì)MOS管驅(qū)動(dòng)時(shí)第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
第二注意的是,普遍用于高端驅(qū)動(dòng)的NMOS,導(dǎo)通時(shí)需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動(dòng)的MOS管導(dǎo)通時(shí)源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時(shí)柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個(gè)系統(tǒng)里,要得到比VCC大的電壓,就要專門的升壓電路了。很多馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器都集成了電荷泵,要注意的是應(yīng)該選擇合適的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅(qū)動(dòng)MOS管。
4.增強(qiáng)型和耗盡型MOS-FET
我們常用的是增強(qiáng)型MOS-FET
增強(qiáng)型MOS-FET在柵極不加電壓的情況下是關(guān)斷的,只有當(dāng)Vgs滿足開(kāi)通條件時(shí)才會(huì)形成導(dǎo)電溝道,才會(huì)導(dǎo)通。
耗盡型MOS-FET在柵極不加電壓的情況下是開(kāi)通的,只用當(dāng)Vgs滿足關(guān)斷條件的時(shí)候?qū)щ姕系啦艜?huì)夾斷。
5.結(jié)型和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管
1、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管柵極容易被擊穿損壞,所以在包裝上絕緣柵型長(zhǎng)效性管管腳間都是短路的或者用金屬箔包裹的。而結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管在包裝上就無(wú)此要求。
2、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的G、S兩端的正、反向電阻值都很大近乎不導(dǎo)通;結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的G、S端電阻值呈PN結(jié)的正、反向阻值。可用萬(wàn)用表的電阻檔來(lái)判斷。
3、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管較常用,因?yàn)樗妮斎胱杩垢摺?br />
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