MOS管(MOSFET)根本常识:布局,特点,驱动电路阐发-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2020-10-15
上面是对MOSFET及MOSFET驱动电路根本的一点总结，此中参考了一些资料。包含MOS管的先容，特点，驱动。
1，MOS管品种和布局 MOSFET管是FET的一种（别的一种是JFET），能够被制构成加强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4品种型，但现实利用的只需加强型的N沟道MOS管和加强型的P沟道MOS管，以是凡是提到NMOS，或PMOS指的便是这两种。 对这两种加强型MOS管，比拟经常利用的是NMOS。缘由是导通电阻小，且轻易建造。以是开关电源和马达驱动的利用中，普通都用NMOS。上面的先容中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是咱们须要的，而是因为建造工艺限定产生的。寄生电容的存在使得在设想或挑选驱动电路的时辰要费事一些，但不方法防止，后边再具体先容。 在MOS管道理图上能够看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动理性负载（如马达），这个二极管很重要。趁便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片外部凡是是不的。
2，MOS管导通特点 导通的意义是作为开关，相称于开关闭合。 NMOS的特点，Vgs大于必然的值就会导通，适合用于源极接地时的环境（低端驱动），只需栅极电压到达4V或10V就能够了。PMOS的特点，Vgs小于必然的值就会导通，适合用于源极接VCC时的环境（高端驱动）。可是，固然PMOS能够很便利地用作高端驱动，但因为导通电阻大，价钱贵，替代品种少等缘由，在高端驱动中，凡是仍是利用NMOS。
3，MOS开关管丧失 不论是NMOS仍是PMOS，导通后都有导通电阻存在，如许电流就会在这个电阻上耗损能量，这局部耗损的能量叫做导通消耗。挑选导通电阻小的MOS管会减小导通消耗。此刻的小功率MOS管导通电阻普通在几十毫欧摆布，几毫欧的也有。 MOS在导通和停止的时辰，必然不是在刹时实现的。
MOS两头的电压有一个降落的进程，流过的电流有一个回升的进程，在这段时候内，MOS管的丧失是电压和电流的乘积，叫做开关丧失。凡是开关丧失比导通丧失大良多，并且开关频次越快，丧失也越大。 导通刹时电压和电流的乘积很大，构成的丧失也就很大。延长开关时候，能够减小每次导通时的丧失；下降开关频次，能够减小单元时候内的开关次数。这两种方法都能够减小开关丧失。
4，MOS管驱动 跟双极性晶体管比拟，普通以为使MOS管导通不须要电流，只需GS电压高于必然的值，就能够了。这个很轻易做到，可是，咱们还须要速率。 在MOS管的布局中能够看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，现实上便是对电容的充放电。对电容的充电须要一个电流，因为对电容充电刹时能够把电容当作短路，以是刹时电流会比拟大。挑选/设想MOS管驱动时第一要注重的是可供给刹时短路电流的巨细。
第二注重的是，遍及用于高端驱动的NMOS，导通时须若是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）不异，以是这时候栅极电压要比VCC大4V或10V。若是在统一个体系里，要获得比VCC大的电压，就要特地的升压电路了。良多马达驱动器都集成了电荷泵，要注重的是应当挑选适合的外接电容，以获得充足的短路电流去驱动MOS管。
上边说的4V或10V是经常利用的MOS管的导通电压，设想时固然须要有必然的余量。并且电压越高，导通速率越快，导通电阻也越小。此刻也有导通电压更小的MOS管用在差别的范畴里，但在12V汽车电子体系里，普通4V导通就够用了。
在讲MOS管之前，咱们来回想一下半导体资料。以下图：
N型半导体杂质为P原子，多子为电子
P型半导体杂质为B原子，多子为空穴
因为杂质半导体中有可自在挪动的多子，当N型半导体跟P型半导体相打仗，多子产生分散活动，自在电子与自在空穴复合构成空间电荷区，也便是咱们常说的耗尽层。
再做个条记：耗尽层中不自在挪动的导电粒子。
PN结的结电容的充电进程，现实上能够类似地看作对耗尽层复合的自在带电粒子停止补充。
外加电压：
当PN结外接正偏电压高于PN结两头势垒区的电压时，耗尽层导电粒子补充终了，能够跟一般杂质半导体一样具有导电能力，电路导通。
相反的，若是PN结外接反偏电压，耗尽层扩展，电路停止。
下文起头先容MOS管，以加强型N-MOSFET为例子停止讲授。
加强型N-MOSFET，全称：N沟道加强型绝缘栅场效应管，在讲授其布局前，请读者记着几个关头词：
① N沟道
② 绝缘栅
③ 加强型
④ 体二极管
N沟道加强型MOSFET的布局可视为：在P型半导体衬底上，建造两个N型半导体地区并引两个金属电极，作为源极S与漏极D；并在P衬底上建造一层SiO2绝缘层，别的引一个金属电极作为栅极G。
其布局特点可诠释为以下几点：
①因为N型半导体间接加在P型半导体衬底上，两个N区与P区之间会构成耗尽层。
②因为栅极G是加在SiO2绝缘层上，与P型半导体衬底间并不导电，只需电场感化。
③栅极G外加电场后，吸收P型半导体中的自在电子，同时添补耗尽层，构成反型层导电沟道，毗连两个N型半导体地区，使得加强型N-MOSFET导通。
④ 工艺上建造N-MOSFET时，将源极S与P型半导体衬底间接毗连，源极S同等于P型半导体衬底，与漏极D的N型半导体区之间有一个PN结，该PN结即为N-MOSFET的体二极管。
⑤加强型N-MOSFET各电极之间各有一个寄生电容，此中源极S与漏极D之间的电容Cds为其输出电容，布局上为体二极管地位PN结的结电容；栅极G与S极、D极之间的寄生电容Cgd、Cgs之和为输出电容，本色上为构成反型层而吸收的电子。
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