关于MOS管的常见使用总结
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写这篇文章的初衷在于刚入门单片机而尚未了解模拟电子技术的基础知识的时候,对于BJT的放大电路的较为熟悉,而对于MOS管在设计放大电路的时候却屡屡碰壁,需要做一下总结。
MOS管概述
MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道和N沟道四种,实际应用中常常使用到增强型的N沟道MOS管或者增强型P沟道的MOS管,所以,我们常常提到的NMOS或者PMOS即指这两种。MOS管与BJT三极管不同,MOS管属于电压控制元件,而BJT三极管属于电流控制元件,二者导通的条件区别即在此,场效应管栅极几乎不取电流,故在一些不需要电流驱动的电路中使用场效应管更加安全。
MOS管具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好;制造工艺简单、辐射强,因而通常被用于放大电路或开关电路。接下来讲解MOS管具体在工程实际中的典型应用。
NMOS场效应三极管
G为栅极,S为源极,D为漏极
NMOS管的导通条件即 Ugs>Uth 即漏源电压大于开启电压 导通时的电流方向为从D(漏极)到S(源极)
其实我们可以很简单的记忆 由于MOS管中那个符号的二极管的存在(实际上的MOS管的寄生电容)如果我们直接把输入接S极,输出接D极,那么G极将不再起控制MOS管是否导通的作用,直接由寄生电容导通。
防反接电路设计
防反接的电路设计中对于保护接通电路的安全在实际应用中起着极其重要的作用,最简单防反接电路即可利用二极管的单向导通性直接在电源正极中串联二极管防反接,但是,由于一般普通二极管的压降较大(特殊的二极管除外)一般在0.7V左右,在一些电流要求较大的电路中会导致功耗增加,或者由于较大的压降,导致输入端电压损失严重而无法让单片机工作等问题。而MOS管的导通电阻较小,故导通压降也比较小,大约在0.3V左右,在实际应用中又具有成本低廉的特点而广为使用。
这里左边的VIN和GND分别接电源的正负极 右边接负载
- 电路正确连接时,上电瞬间,由于寄生二极管的存在,寄生二极管的导通压降实际S极 (源极)电压的电位在0.6V左右,导通后G极电位在那一瞬间Vg=VIN此时的Ugs=VIN-0.6v,Ugs大于开启电压,则NMOS管导通,导通后 Ugs的电压则由R87和R88的电阻分压共同决定 这里调节Ugs在允许范围内尽可能大 使导通电阻Ron尽量小,从而导通压降小。
- 电源接反时:UGS=0,MOS管不会导通,和负载的回路就是断的,从而保证电路安全。
低端开关应用设计
NMOS做开关作用时常用于作低端开关 通过R1 和R2 分压电阻调节Vgs的电压从而使NMOS达到导通条件 这里的阻值仅供参考 但是 这里的R1 (即和IO口连接的那个电阻)不宜过大 过大会影响NMOS的开关响应速度,也不能过小,过小单片机IO无法驱动。
PMOS场效应三极管
G为栅极,S为源极,D为漏极
PMOS管的导通条件即 Ugs<Uth 即漏源电压小于开启电压 导通时的电流方向为从S(源极)到D(漏极)
PMOS场效应三极管的性能比NMOS要好很多,但是价格也比较昂贵,同样,PMOS也具有防反接的特性,原理类似,这里不再重复说明。
高端开关应用设计
电平转换
P型MOS管应用
一般用于管理电源的通断,属于无触点开关,栅极低电平就完全导通,高电平就完全截止。而且,栅极可以加高过电源的电压,意味着可以用5v信号管理3v电源的开关,这个原理也用于电平转换。
常用于数字电路CMOS
1 | 关于MOS管的总结大致就写到这里了 今天的张同学还是没有写代码 |