如何選擇MOS管?怎么判定MOS管的帶載能力?
怎么判定MOS管的帶載能力,如何選擇MOS管?1)基本常識點(diǎn):我們都知道MOS管的帶載能力與漏源電流和內(nèi)阻有關(guān),漏源電流越大,內(nèi)阻越小,帶載能力越強(qiáng)。
2)MOS管導(dǎo)通后的等效電路如下:
MOSFET導(dǎo)通之后,近似如上圖的電阻Rds(on),vcc→Rds(on)→RL→GND;根據(jù)電阻分壓,電壓跟電阻成正比,所以內(nèi)阻越小,分壓越小,而后端帶負(fù)載的電壓越高,負(fù)載的功率越大;同時MOS管的內(nèi)阻越小,自身功耗也越低。若是內(nèi)阻過大會導(dǎo)致管子的功耗過大,MOS管更易發(fā)熱,壽命更短。所以通常會選擇內(nèi)阻較小的MOS管,帶載能力也更強(qiáng)。
(1)MOS管的導(dǎo)通電阻會隨溫度的上升而上升,如下圖,MOS管的導(dǎo)通電阻在結(jié)溫130℃時比在20℃時高出兩倍多。
(2)一般驅(qū)動電壓越高,實(shí)際導(dǎo)通電阻越大,而且最大的導(dǎo)通的電路也越大,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選擇VGS=12V比較合適:
4)增強(qiáng)管子的負(fù)載能力的方案除了選擇本身漏源電流比較大的MOS管之外,可以采用多個MOS管并聯(lián)的方式,并聯(lián)時,各個MOS管的內(nèi)阻也是并聯(lián)的,并聯(lián)之后的內(nèi)阻就減小,可以驅(qū)動更大的負(fù)載。一般來說大功率功放選擇MOSFET管,因其內(nèi)阻更小;如果負(fù)載內(nèi)阻小了,那么如果放大器的輸出阻抗不變的話,放大器的末級管子分的電壓比例就會上升,所以現(xiàn)在的音響都選擇有低內(nèi)阻的MOS管,才得以向小阻抗的負(fù)載發(fā)展,以得到更好的動態(tài)效果。
提及MOS管,相信很多電子人不陌生,MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管。MOS管是一種半導(dǎo)體器件,其作用是把要傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行調(diào)制和解碼;然后通過MOSFET(金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)把信號直接耦合到輸出端。MOS管有n型和p型兩種,其中n型MOS管的基片是p型的,金屬電極是n型的,絕緣層是氧化鋁或其他氧化物;p型MOS管的基片是n型的,金屬電極是p型的,絕緣層是氧化硅或其他氧化物。
在n型MOS管中,源極和漏極是可以對調(diào)的,它們都是在p型基片中形成的n型區(qū)。同樣,在p型MOS管中,源極和漏極也是可以對調(diào)的,它們都是在n型基片中形成的p型區(qū)。
MOS管的工作原理是基于半導(dǎo)體的場效應(yīng)。當(dāng)金屬電極施加正向電壓時,絕緣層上的電場會引起半導(dǎo)體內(nèi)部的電子運(yùn)動,形成一個電子云。這個電子云可以看作是一個電容,它的存在會影響到半導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)。當(dāng)電子云的濃度足夠大時,就會形成一個導(dǎo)電通道,電流就可以流過去。反之,當(dāng)金屬電極施加負(fù)向電壓時,電子云的濃度會減小,導(dǎo)電通道就會中斷,電流就無法流過去。MOS管具有高輸入阻抗、低噪聲、低失真、大信號增益等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和電路中,如放大器、開關(guān)、電源、計(jì)算機(jī)內(nèi)存、觸摸屏等。同時,MOS管的結(jié)構(gòu)和工作原理也使得它具有高可靠性、長壽命、低失效率等優(yōu)點(diǎn),因此在很多關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用。
MOS場效應(yīng)管,即金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管,有以下幾種常見的類型
1. N溝道MOSFET(N-Channel MOSFET):這是一種以N型溝道為特征的MOSFET。在這種器件中,溝道區(qū)域由N型材料構(gòu)成,通過正向偏置來控制電流。
2. P溝道MOSFET(P-Channel MOSFET):這是一種以P型溝道為特征的MOSFET。在這種器件中,溝道區(qū)域由P型材料構(gòu)成,通過負(fù)向偏置來控制電流。
3. 增強(qiáng)型MOSFET(Enhancement-Mode MOSFET):增強(qiáng)型MOSFET需要在門極施加一個正向電壓才能導(dǎo)通。在未施加正向電壓時,它是一個高阻態(tài)。
4. 耗盡型MOSFET(Depletion-Mode MOSFET):耗盡型MOSFET在未施加電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài),需要在門極施加一個負(fù)向電壓才能截止。
5. 雙增強(qiáng)型MOSFET(Dual Enhancement-Mode MOSFET):這是一種具有兩個增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu),常常用來構(gòu)成模擬電路的互補(bǔ)對。
除了上述幾種常見類型的MOSFET外,還存在其他一些特殊類型的MOSFET,如MOS管陣列、MOSFET放大器芯片等。不同類型的MOSFET在特性、應(yīng)用和工作原理上有所區(qū)別,具體選擇應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用要求進(jìn)行。
場效應(yīng)管(FET)是一種電子器件,通常用于放大和開關(guān)電路。它具有高輸入阻抗、低噪聲、低輸入電流、低功耗和可控性好等特點(diǎn)。根據(jù)管子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同,場效應(yīng)管可分為JFET(結(jié)型場效應(yīng)管)和MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)兩種。
1. MOSFET
MOSFET是一種常用的場效應(yīng)管,導(dǎo)通過程中內(nèi)阻極小,能承受高電壓、高電流,適合電源開關(guān)、馬達(dá)驅(qū)動等應(yīng)用場景。其中,功率MOSFET的特點(diǎn)是功率大、壓降小、低導(dǎo)通電阻,一般用于高頻開關(guān)電路,家電、電腦電源等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。
2. IGBT
IGBT(絕緣柵雙極性晶體管)是一種高性能功率開關(guān)器件,它集成了普通晶體管和辦公更加可靠的絕緣柵結(jié)構(gòu)。IGBTとMOSFET相比,具有開關(guān)速度更快、帶電荷更大、能承受更高電壓的優(yōu)點(diǎn)。
3. GaN HEMT
GaN HEMT(氮化鎵高電子遷移率晶體管)是一種新型功率半導(dǎo)體器件,具有導(dǎo)通電阻小,體積小,開關(guān)速度快等特點(diǎn)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開關(guān)頻率和效率,適用于電動汽車、光伏逆變器等高端領(lǐng)域。
根據(jù)不同的應(yīng)用場景和性能要求,選擇合適的場效應(yīng)管是至關(guān)重要的。一般來說,MOSFET適合輸出功率小的場合,IGBT適合輸出功率大的場合,GaN HEMT適合高頻率、高效率要求的場合。在實(shí)際應(yīng)用時,還需注意保護(hù)管子,控制電流、電壓等方面的問題,避免電路損壞或出現(xiàn)安全事故。本文主要介紹了場效應(yīng)管的分類、特點(diǎn),以及常用的導(dǎo)通內(nèi)阻小的場效應(yīng)管包括MOSFET、IGBT和GaN HEMT,并且闡述了它們的應(yīng)用場景和注意事項(xiàng)。通過合理選擇和使用場效應(yīng)管,可以增強(qiáng)電路的穩(wěn)定性、可靠性和性能,滿足不同應(yīng)用場景的需求。





