MOSFET的基本知识
MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。下面的介绍中,也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。
在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的
MOS管导通特性
导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用PMOS。
CMOS输出:指的是采用了CMOS工艺的单片机IO输出,有可能指的是推挽输出或者弱上拉输出
OD输:是开漏输出,指的是单片机对应IO口内部的MOS管漏极没有接任何东西,直接引脚到芯片外,这个对于驱动不同电平的器件很有用,可以作为接口电平转换,通常,这种OD输出的驱动能力也会大些
下图是瑞萨2SK3418的Vgs电压和Vds电压的关系图。可以看出小电流时,Vgs达到4V,DS间压降已经很小,可以认为导通。达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的
这个特点是什么意思呢,意思就是MOSFET是电压驱动型器件,他不像三极管那样,是对电流的放大,三极管的基极必须有电流流入,三极管才能工作.而MOSFET的输入阻抗高达10的7次方,这就意味着,你只要在MOSFET的门极(G)上加一个高电平(当然,电压要高点,最好在10V左右),MOSFET就会导通,你完全不需要考虑驱动能力的问题,因为根本就没有电流从门极流入.这里需要注
意的是,MOSFET的门极驱动电压也不是没有要求的,如果你的驱动电压过低,
比如说3V,就会造成MOSFET的导通阻值增大,其实就是没有完全导通,这个时候MOSFET就会发热严重,甚至烧毁.其实,说到导通不得不说说MOSFET的这个大优点,就是他正常导通的时候,正向导通电阻极其的小,只有0.01欧姆,是不是很带劲.
(3)安全工作区宽。
(4)热稳定性高。
(5)易于并联使用。
(6)跨导高度线性。
(7)管内存在漏源二极管。
这个有必要说一说,MOSFET的符号是我们前面提到的图不假,但是实际中的MOSFET内部电路不是这样的.我们来看看IRF3205的DataSheet里面的说明:
朋友们看出哪里不同了吗?对了,在实际的MOSFET中会有一个续流二极管,这个二极管反接在MOSFET的DS之间,起到回路续流的作用,我们就不需要再外接续流二极管了.其实,这个二极管是由于MOSFET的内部结构形成的,并不是厂家特意要加上去的,倒是没有续流二极管的MOSFET不常见(我是没有用过,也没有见过,不知道有没有).有了这个续流二极管就意味着什么呢?除了省了一个二极管,最主要的是,如果你将DS接反,就会出现你不能关断MOSFET的情况.
(8)注意防静电破坏。
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