怎么判定MOS管的帶載能力,如何選擇MOS管?
怎么判定MOS管的帶載能力,如何選擇MOS管?1)基本常識(shí)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(shí)MOS管的內(nèi)阻越小,自身功耗也越低。若是內(nèi)阻過(guò)大會(huì)導(dǎo)致管子的功耗過(guò)大,MOS管更易發(fā)熱,壽命更短。所以通常會(huì)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(huì)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(shí)比在20℃時(shí)高出兩倍多。
(2)一般驅(qū)動(dòng)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(gè)MOS管并聯(lián)的方式,并聯(lián)時(shí),各個(gè)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(dòng)更大的負(fù)載。一般來(lái)說(shuō)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(jí)管子分的電壓比例就會(huì)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(dòng)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(chǎng)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?hào)進(jìn)行調(diào)制和解碼;然后通過(guò)MOSFET(金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)把信號(hào)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(duì)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(duì)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(chǎng)效應(yīng)。當(dāng)金屬電極施加正向電壓時(shí),絕緣層上的電場(chǎng)會(huì)引起半導(dǎo)體內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng),形成一個(gè)電子云。這個(gè)電子云可以看作是一個(gè)電容,它的存在會(huì)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(shí),就會(huì)形成一個(gè)導(dǎo)電通道,電流就可以流過(guò)去。反之,當(dāng)金屬電極施加負(fù)向電壓時(shí),電子云的濃度會(huì)減小,導(dǎo)電通道就會(huì)中斷,電流就無(wú)法流過(guò)去。MOS管具有高輸入阻抗、低噪聲、低失真、大信號(hào)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(shí),MOS管的結(jié)構(gòu)和工作原理也使得它具有高可靠性、長(zhǎng)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(chǎng)效應(yīng)管,即金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)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(guò)正向偏置來(lái)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(guò)負(fù)向偏置來(lái)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(gè)正向電壓才能導(dǎo)通。在未施加正向電壓時(shí),它是一個(gè)高阻態(tài)。
4. 耗盡型MOSFET(Depletion-Mode MOSFET):耗盡型MOSFET在未施加電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài),需要在門極施加一個(gè)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(gè)增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu),常常用來(lái)構(gòu)成模擬電路的互補(bǔ)對(duì)。
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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管可分為JFET(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管)和MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)兩種。
1. MOSFET
MOSFET是一種常用的場(chǎng)效應(yīng)管,導(dǎo)通過(guò)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(dòng)等應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)汽車、光伏逆變器等高端領(lǐng)域。
根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和性能要求,選擇合適的場(chǎng)效應(yīng)管是至關(guān)重要的。一般來(lái)說(shuō),MOSFET適合輸出功率小的場(chǎng)合,IGBT適合輸出功率大的場(chǎng)合,GaN HEMT適合高頻率、高效率要求的場(chǎng)合。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),還需注意保護(hù)管子,控制電流、電壓等方面的問(wèn)題,避免電路損壞或出現(xiàn)安全事故。本文主要介紹了場(chǎng)效應(yīng)管的分類、特點(diǎn),以及常用的導(dǎo)通內(nèi)阻小的場(chǎng)效應(yīng)管包括MOSFET、IGBT和GaN HEMT,并且闡述了它們的應(yīng)用場(chǎng)景和注意事項(xiàng)。通過(guò)合理選擇和使用場(chǎng)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(chǎng)景的需求。





