场效应管(MOS)基础知识
MOSFET管是常用的半导体器件,又称为开关管、场效应管、英文名称(MOSFET),简称MOS管
按元件封装工艺可分为两大类:插件类、贴片类。大部分MOSFET管的外观极其类似,常见的封装种类有T0-252,T0-251,T0-220,T0—247等,其中最常用的是TO-220封装,具体的型号很多,因此光从外观是无法区分
根据导电方式,分为沟道增强型和耗尽型,每一种又分为N沟道和P沟道,续除、、实际应用中,耗尽型的类型很少,而P沟道也比较少,最多的就是N沟道增强型MOSFET,也是开关电源中常用的MOS管。如图6,图7。
我们再看一下MOSFET管的脚位。MOS管是三个脚位,有丝印的一面朝向自己,从左往右数,简称GDS,G是栅极,D是漏极,s是源极。
2、MOS管工作原理:如图13,是最常用的N沟通增强型MOS管,如图14,是P沟通增强型MOS管
3、MOS管也有三种状态;也叫三个工作区域,即截止区、可变电阻区和恒流区。
1、l Ugs l < l Ugs(th) l:截止区 栅极与源极之间的电压小于导通电压
2、| Ugs l > l Ugs(th) l,然后比较|Uds| 与Ugs-Ugs(th)的大小
如果相等:预夹断:(对应三极管的截止区)
如果小于:可变电阻区:(对应三极管的饱和区) 如果大于:恒流区;(对应三极管的放大区)
4、MOS管主要作用:在开关电源中,MOS管主要起开关作用(工作时,MOS管工作在饱和区和截止区),如图18,图19,我们从下面的电路图和MOS管的驱动波形来分析
Q1 MOS管开通的时候大家看图18,红色圆圈内,Ugs=14.4V》Ugs(th)(一般10V),对应上面第2种情况,再继续对比,因为Q1导通的时候,Uds~ 0v. Uds<Lgs-Ugs(th).所以此时Q1 Mos管工作在饱和区。
Q1 MOS管关断的时候Ugs~ 0V<Ugs(th)(一般10V),对应上面第1种情况,所以此时Q1MOS管工作在截止区。
5、MOS管主要参数:额定电压(VDSS)、额定电流(ID)、导通电阻(Rds(on))、栅一源极导通阀值电压(Vth)和极间电容。
5、1额定电压(VDSS):指的是栅一源极电压为零,室温的状态下,MOSFET管可以持续承受的最高电压。 常用的MOS当中,额定电压一般为600V, 650V,也有的是500V,在使用过程中,漏极(D极)和栅极(S极)之间的电压不能超过这个数值
5、2额定电流(ID):指在壳温为25°C,栅-源极电压为10V(这是一般MOSFET的栅一源极导通阀值电压)时MOSFET管漏极(D极)和源极(S极)可以承受的持续的电流值。但是随着壳温的上升额定电流下降,100°C壳温时MOSFET管的额定电流将下降到25°C时额定电流的60%。当壳温达到150”C时MOSFET的额定电流下降到0.
5、3导通电阻Rds (on):是指在结温为室温和栅-源极电压为10V的条件下,MOSFET的漏-源极之间的导通电阻。导通电阻Rds (on)随结温而上升当结温达到150°c时,导通电阻将达到室温时的2.5-2.8倍。即使结温在100*C时,其导通电阻也会为室温条件下的2倍。
5、4 栅-源极导通阀值电压(Vth):指MOSFET导通的临界栅一源极电压。
标准的N沟道MOS管,栅一源极导通阀值电压约为10V,
5、5 极间电容:三个电极之间都存在着极间电容:栅源电容Cgs 、栅漏电容Cgd和漏源电容Cds。
Cgs和Cgd约为1~一3pF.
Cds约在0.1一1pF之间。
5、6 例如:SVF10N60
额定电压(VDss) : 600v 漏极电流(ID) : 10A
导通电阻Rds(on) : 0.75-1R (VGS=10V ID=10A) 导通电压:10v
6、MOSFET管与三极管的异同
1、三极管是电流控制器件,通过基极较小的电流控制较大的集电极电流,MOS管是电压控制器件,通过栅极电压控制漏极源极间导通电阻。
2、三极管有三种工作状态:截止,放大,饱和,靠改变基极电流来实现,只在截止和饱和状态切换就是开关电路。MoS管向样有这三种工作状态,是靠改变栅极电压来实现。这两种器件件都可以用于模拟电路和数字电路。
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