1.MOS管工作原理--MOS管简介
MOS管,即在集成电路中绝缘性场效应管。MOS英文全称为Metal-Oxide-Semiconductor即金属-氧化物-半导体,确切的说,这个名字描述了集成电路中MOS管的结构,即:在一定结构的半导体器件上,加上二氧化硅和金属,形成栅极。MOS管的source和drain是可以对调的,都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能,这样的器件被认为是对称的。
2.MOS管工作原理--Mos管的结构特点
MOS管的内部结构如下图所示;其导通时只有一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同,但结构上有较大区别,小功率MOS管是横向导电器件,功率MOSFET大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET,大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层,因此具有很高的输入电阻,该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压,且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管。n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压(栅源电压为零)时,就有导电沟道产生的n沟道MOS管。
3.MOS管工作原理--MOS管的特性
3.1MOS管的输入、输出特性
对于共源极接法的电路,源极和衬底之间被二氧化硅绝缘层隔离,所以栅极电流为0。
当VGS<VGS(th),MOS管处于夹断区,iD=0;当VDS很小,源端与漏端沟道都不夹断时,MOS管处于可变电阻区,当vGS为定值时,iD是vDS的线性函数,管子的漏源间呈现为线性电阻,且其阻值受vGS控制;
3.2MOS管的导通特性
MOS管作为开关元件,同样是工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件,所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。下面以NMOS管为例介绍其特性。
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NMOS。
从3个方面来看MOS管的知识,我们便能很好的知道它的性能,在输入和输出电压、电流时能保持高度的稳定性,从而看出电子产品没有它是不太行的,应用到它,机器运转才会显得高效能、可持续操作。