文章目录

一、MOS管是什么？
二、结构与工作原理
三、输出特性
- 1、VDS不变，VGS改变
- 2、VGS固定，VDS改变
四、答疑
- 1、进入饱和区，若想加大电流该怎么做？
- 2、MOS管的特性
- 3、为什么叫MOS管？
- 4、增强型N沟道MOS管符号解释
- 5、既然MOS管是一个对称结构，SD极是否可以互换？
- 6、源漏栅名字的由来
- 7、MOS管为什么称为电压型器件？
- 8、寄生二极管哪儿来的？
- 9、增强型名字的由来
- 10、为什么要把衬底接地？
五、NMOS与PMOS
参考资料

一、MOS管是什么？

MOS管全称叫金属氧化物半导体场效应晶体管，是一种压控器件。

MOS管属于场效应晶体管。

其中增强型NMOS与PMOS是应用最多的种类，也是本文要介绍的内容。

二、结构与工作原理

在一个P型基底上生成两块N型半导体，再加上两个金属电极形成源极和漏极。

给源极和漏极加上电，不能导通，因为两者之间相当于两个背靠背的二极管。此时MOS管始终截止。

怎样让源极和漏极可以导通？

在P型半导体上加一个很薄的二氧化硅绝缘层（下图中红色薄片），又在绝缘层上制作了金属极板（下图中黑色薄片），形成栅极。

注意：栅极极板以前一般为铝，现在一般使用多晶硅

在栅极上也加上正向电压，栅极与P型半导体形成一个电容，并形成一个电场，电场方向从栅极指向P型半导体，在电场的作用下，P型半导体一侧空穴受到排斥，电子得到吸引，该区域自由电子数量开始增加，但MOS管仍不导通。

栅极电压继续增大，自由电子进一步增加，当栅极电压达到一个阈值电压VTH后，此时P型半导体转变为N型半导体（反型层），连通漏极和源极，即形成了N沟道（即供电子通过的沟道）。此时MOS管导通。

注：该结构中导电沟道是N型的，所以是N沟道。

三、输出特性

1、VDS不变，VGS改变

VGS主要影响导电沟道的宽度。

当VGS < VTH时，导电沟道未形成，MOS管处于截止区，这种情况称为MOS管被夹断；
当VGS = VTH时，导电沟道开始形成；
当VGS > VTH时，随着VGS的增大，沟道宽度也加大，阻力也变小，能通过的电流也变大。这也就是为什么驱动大功率设备，VGS不能太小的原因，太小内阻太大，导致MOS管发热严重。

这也就是说，MOS管的内阻可以通过VGS来调节。

2、VGS固定，VDS改变

前提:VGS大到可以形成沟道。

VDS将引起漏极电流的变化。

当VDS较小时，随着电压增大，电流iD线性增大，此时MOS管满足欧姆定律。与这一过程同时发生的是随着VDS的增加，沟道两端的电势差开始不等。

VGD > VTH阶段：在VDS=0V时，沟道两端的电势相等（VGS = VGD），两端沟道宽度相等。当VDS增加时，VGS 保持不变，VGD=VGS - VDS逐渐减小，这导致沟道变窄（栅极与衬底电势差越小，沟道越窄），这限制了电子的流动，虽然被限制，但电流大小一直在增加，只是增加速率减小了。

VGD = VTH阶段：VDS继续增加，沟道越来越窄，直到进入临界状态，沟道靠漏极一端趋于夹断，但由于电流的连续性，沟道无法真正夹断（称为预夹断），留有极窄的通道，电子在里面高速通过，此时漏极电流几乎达到最大值，此时的电流称为饱和电流（此时MOS成了一个恒流源），发生该电流的电压称为饱和电压（每一个VGS对应一个饱和电流和饱和电压）。

包括前两个阶段在内的MOS管都处于可变电阻区。在该区MOS管相当就是一个由VGS控制的可变电阻

VGD < VTH阶段：VDS进一步增大，电流基本不会改变，MOS管进入饱和区。说是不改变，但还是会有所增加。这称为沟道长度调制效应，这里不做讨论。

四、答疑

1、进入饱和区，若想加大电流该怎么做？

答：增加栅极电压，以扩大沟道宽度，此时到沟道再次被夹断所通过的电流也会增大。

2、MOS管的特性

答：（1）MOS管的栅极输入阻抗非常高
因为SiO2绝缘层的存在，MOS管输入阻抗达上亿欧姆，导致栅极电流几乎被完全阻断，栅极功耗几乎为0。
（2）MOS管的栅极容易被静电击穿（MOS管是一个ESD敏感器件）
因为栅极输入阻抗很大，栅极上的感应电荷很难释放，它产生的高压很容易就把很薄的绝缘层给击穿。

为什么会产生高压？
U=Q/C
MOS管的极间电容很小，一点点电荷积累就会产生高压！因此用手指触摸栅极就可以使MOS管导通。

怎么解决？
在实验中栅极悬空很风险，很多时候就因为这样爆管，栅极接个下拉电阻对地，旁路搅扰信号就不会直通了，一般选10~20K（为什么？经验值，太大泄放速度慢，太小功耗增加）。这个电阻称为栅极电阻（可泄放栅极积累的电荷）。但这么做的代价就是控制极产生了能耗，原本几乎是0耗能的。
（3）导通电阻低，可以做到几个毫欧的电阻，极低的传导损耗
（4）开关速度快，开关损耗低，理论上可以达到几十MHz或以上，特别适应PWM输出模式。

3、为什么叫MOS管？

下面是MOS管的全称，可以看出MOS管的名称是根据结构与材质来的，它体现的是MOS管的“三明治”结构。

4、增强型N沟道MOS管符号解释

5、既然MOS管是一个对称结构，SD极是否可以互换？

不能！因为衬底与S相连，使对称结构成为不对称结构，规定与衬底相连的一极为S极。

6、源漏栅名字的由来

源：电子从源极进入沟道
漏：电子出去的地方，电子从源极流向漏极，漏极从沟道收集电子
栅：门、控制端

7、MOS管为什么称为电压型器件？

因为栅极的电压控制着电流从漏极向源极的流动，不仅控制能不能流过，还控制流过的大小。

8、寄生二极管哪儿来的？

S极与衬底内部连接，左边的PN结失去作用，只剩下右边的PN结，电流不能从D极通过PN结进入S极，因此对于NMOS来说，S极必须接低电压一端，D极必须接高电压一端，如果反过来，电流就直接从S流到D了，MOS管就直接导通了。MOS管也就不可控了。

9、增强型名字的由来

原本在UGS=0的时候，不存在反型层，而随着UGS的增加，反型层逐步出现并加厚（沟道加深），这个过程类似一个反型层增强的过程，因此定名。

10、为什么要把衬底接地？

为了形成电容！

五、NMOS与PMOS

NMOS是栅极高电平(VGS > Vt）导通,低电平断开。

PMOS是栅极低电平(VGS < Vt）导通,高电平断开。

参考资料

1、MOS管开关设计知识-（五种MOS管开关电路图方式）https://blog.csdn.net/qq_42597971/article/details/87918727
2、为什么单片机I/O口驱动MOS管时，不是直接驱动，而是经过三极管https://baijiahao.baidu.com/s?id=1647928518386326774&wfr=spider&for=pc
3、看懂MOS管的每一个参数！请收藏 https://www.sohu.com/a/319803899_465219
4、视频：Mos管的工作原理https://www.bilibili.com/video/BV1344y167qm
5、视频：MOS管工作原理https://www.bilibili.com/video/BV1Ly4y1178Q
6、视频：MOSFET是如何工作的https://www.bilibili.com/video/BV1hQ4y1M7HJ
7、视频：【知识】扔掉教科书 5分钟带你入门MOS管https://www.bilibili.com/video/BV1Co4y1Q7rN
8、https://www.youtube.com/watch?v=rkbjHNEKcRw
9、《模拟电子学基础》
10、https://blog.csdn.net/weixin_42328389/article/details/123922558

【模电知识总结】MOS管相关推荐

模电知识体系总结-1.1半导体基础器件
模电知识体系总结第一章:常用半导体器件 1.1半导体基础器件 1.1.1本征半导体纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体. 常用的半导体材料硅(Si)和锗(Ge)均为四价元素. 在常温下,仅有极 ...
模电学习10. MOS管简单应用电路
模电学习10. MOS管简单使应用电路一.开关和放大器 1. 开关电路 2. 放大电路二.时序电路中作为反相器使用三.双向电平转换电路 1. 原理图 2. 工作状态分析 (1)分析SDA,信号从 ...
【模电知识总结】二极管
文章目录一.二极管是什么? 二.结构与原理 1.内部结构 2.工作原理三.伏安特性四.应用 1.限幅电路五.分类 1.普通二极管 2.发光二极管 3.稳压二极管 4.TVS瞬态抑制二极管参考 ...
模电知识，大师书本
http://linear.eefocus.com/module/forum/thread-590944-1-1.html 转载于:https://www.cnblogs.com/qdrs/p/797 ...
电赛公开课整理（一），电路基础，截图+模电知识【15000字】【原创】
文章目录
【模电知识总结】三极管
文章目录一.三极管是什么? 二.发展历史三.结构与原理 1.内部结构 2.工作原理四.伏安特性 1.三极管输入特性 2.三极管的输出特性五.答疑 1.把两个二极管背靠背焊接在一起,能否当三极管 ...
深入浅出springboot 下载_有没有相见恨晚的学习模电好方法？《新概念模拟电路》全五册合集免费下载...
俗话说:没烧过电阻三极管.炸过电容是学不好模电的,没被烙铁烫过手的工程师不是好的模拟工程师--那么有没有相见恨晚的学习模电好方法? 刷题无数,不如名师指路项目实践,也需操作指南西安交通大学杨建国教 ...
硬件基础之模电数电电路（二）
模电知识复习基尔霍夫定理的内容基尔霍夫定理应用基尔霍夫定理的内容基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律: 电流定律:在集总电路中,任何时刻,对任一节点,所有流出节点的支路电流的代数和恒等于零电压 ...
【Three Fire】核心知识基本放大电路——模电学习笔记2.1
欢迎来到火火火的科技主义教室! Ps:记录模电学习路上的艰苦旅程,加油UPUPUP! 目录欢迎来到火火火的科技主义教室! (一)放大的概念和放大电路的主要性能指标 (1)放大的概念 (2)放大电路的 ...

【模电知识总结】MOS管