MOS場效應(yīng)晶體管
MOS場效應(yīng)晶體管通常簡稱為場效應(yīng)管，是一種應(yīng)用場效應(yīng)原理工作的半導(dǎo)體器件，外形如圖4-2，所示。和普通雙極型晶體管相比擬，場效應(yīng)管具有輸入阻抗高、噪聲低、動態(tài)范圍大、功耗小、易于集成等特性，得到了越來越普遍的應(yīng)用.
場效應(yīng)管
場效應(yīng)管的品種很多，主要分為結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵場效應(yīng)管兩大類，又都有N溝道和P溝道之分。
絕緣柵場效應(yīng)管也叫做金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，簡稱為MOS場效應(yīng)管，分為耗盡型MOS管和增強型MOS管。
場效應(yīng)管還有單柵極管和雙柵極管之分。雙柵場效應(yīng)管具有兩個相互獨立的柵極G1和G2，從構(gòu)造上看相當(dāng)于由兩個單柵場效應(yīng)管串聯(lián)而成，其輸出電流的變化遭到兩個柵極電壓的控制。雙柵場效應(yīng)管的這種特性，在作為高頻放大器、增益控制放大器、混頻器和解調(diào)器運用時會帶來很大方便。
1，MOS管種類和結(jié)構(gòu)
MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可以被制構(gòu)成增強型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類型，但理論應(yīng)用的只需增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是這兩種。至于為什么不運用耗盡型的MOS管，不建議尋根究底。關(guān)于這兩種增強型MOS管，比較常用的是NMOS。緣由是導(dǎo)通電阻小，且容易制造。所以開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動的應(yīng)用中，普通都用NMOS。下面的引見中，也多以NMOS為主。 MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需求的，而是由于制造工藝限制產(chǎn)生的。寄生電容的存在使得在設(shè)計或選擇驅(qū)動電路的時分要省事一些，但沒有辦法避免，后邊再細(xì)致引見。在MOS管原理圖上可以看到，漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管，在驅(qū)動理性負(fù)載，這個二極管很重要。順便說一句，體二極管只在單個的MOS管中存在，在集成電路芯片內(nèi)部通常是沒有的。
2，MOS管導(dǎo)通特性
導(dǎo)通的意義是作為開關(guān)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會導(dǎo)通，適宜用于源極接地時的情況（低端驅(qū)動），只需柵極電壓抵達(dá)4V或10V就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通，適宜用于源極接VCC時的情況（高端驅(qū)動）。但是，固然PMOS可以很便當(dāng)?shù)赜米鞲叨蓑?qū)動，但由于導(dǎo)通電阻大，價錢貴，交流種類少等緣由，在高端驅(qū)動中，通常還是運用NMOS。
3，MOS開關(guān)管
損失不管是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會減小導(dǎo)通損耗。往常的小功率MOS管導(dǎo)通電阻普通在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。MOS在導(dǎo)通和截止的時分，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個降落的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關(guān)損失。通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開關(guān)頻率越快，損失也越大。導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大，構(gòu)成的損失也就很大?？s短開關(guān)時間，可以減小每次導(dǎo)通時的損失；降低開關(guān)頻率，可以減小單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失。mos管
4，MOS管驅(qū)動
跟雙極性晶體管相比，普通以為使MOS管導(dǎo)通不需求電流，只需GS電壓高于一定的值，就可以了。這個很容易做到，但是，我們還需求速度。在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動，理論上就是對電容的充放電。對電容的充電需求一個電流，由于對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設(shè)計MOS管驅(qū)動時第一要留意的是可提供瞬間短路電流的大小。第二留意的是，普遍用于高端驅(qū)動的NMOS，導(dǎo)通時需求是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動的MOS管導(dǎo)通時源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。假設(shè)在同一個系統(tǒng)里，要得到比VCC大的電壓，就要特地的升壓電路了。很多馬達(dá)驅(qū)動器都集成了電荷泵，要留意的是應(yīng)該選擇適合的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅(qū)動MOS管。上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導(dǎo)通電壓，設(shè)計時當(dāng)然需求有一定的余量。而且電壓越高，導(dǎo)通速度越快，導(dǎo)通電阻也越小。往常也有導(dǎo)通電壓更小的MOS管用在不同的范疇里，但在12V汽車電子系統(tǒng)里，普通4V導(dǎo)通就夠用了。
MOS管主要參數(shù)如下：
1. 柵源擊穿電壓BVGS-在增加?xùn)旁措妷哼^程中，使柵極電流IG由零開端劇增時的VGS，稱為柵源擊穿電壓BVGS。
2.開啟電壓VT-開啟電壓（又稱閾值電壓）：使得源極S和漏極D之間開端構(gòu)成導(dǎo)電溝道所需的柵極電壓；-規(guī)范的N溝道MOS管，VT約為3～6V；-經(jīng)過工藝上的改良，能夠使MOS管的VT值降到2～3V。
3. 漏源擊穿電壓BVDS-在VGS=0（加強型）的條件下 ，在增加漏源電壓過程中使ID開端劇增時的VDS稱為漏源擊穿電壓BVDS-ID劇增的緣由有下列兩個方面：
（1）漏極左近耗盡層的雪崩擊穿
（2）漏源極間的穿通擊穿-有些MOS管中，其溝道長度較短，不時增加VDS會使漏區(qū)的耗盡層不時擴展到源區(qū)，使溝道長度為零，即產(chǎn)生漏源間的穿通，穿通后，源區(qū)中的多數(shù)載流子，將直承受耗盡層電場的吸收，抵達(dá)漏區(qū)，產(chǎn)生大的ID。
4. 直流輸入電阻RGS-即在柵源極之間加的電壓與柵極電流之比-這一特性有時以流過柵極的柵流表示-MOS管的RGS能夠很容易地超越1010Ω。
5. 低頻跨導(dǎo)gm-在VDS為某一固定數(shù)值的條件下 ，漏極電流的微變量和惹起這個變化的柵源電壓微變量之比稱為跨導(dǎo)-gm反映了柵源電壓對漏極電流的控制才干-是表征MOS管放大才干的一個重要參數(shù)-普通在非常之幾至幾mA/V的范圍內(nèi)。
