N沟道增强型MOS管的结构在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。它的栅极与其它电极间是绝缘的。图(a)、(b)分别是它的结构示意图和符号。符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图(c)所示。N沟道增强型MOS管的工作原理(1)vGS对iD及沟道的控制作用①vGS=0的情况从图1(a)可以看出,增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压vGS=0时,即使加上漏——源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏——源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。②vGS>0的情况若vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场,天津常见MOS管。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子,天津常见MOS管,天津常见MOS管。排斥空穴:使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥。MOS管的全称为金属-氧化物半导体场效应晶体管,英文简称为MOSFET。天津常见MOS管
1.三个极的判定G极(gate)—栅极,不用说比较好认S极(source)—源极,不论是P沟道还是N沟道,两根线相交的就是D极(drain)—漏极,不论是P沟道还是N沟道,是单独引线的那边,中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭头方向总是一致的:要么都由S指向D,要么都有D指向,那一极连接输出端2>控制极电平为?V时MOS管导通3>控制极电平为?V时MOS管截止NMOS:D极接输入,S极接输出PMOS:S极接输入,D极接输出反证法加强理解NMOS假如:S接输入,D接输出由于寄生二极管直接导通,因此S极电压可以无条件到D极,MOS管就失去了开关的作用PMOS假如:D接输入,S接输出同样失去了开关的作用—导通时Ug>Us,Ugs>Ugs(th)时导通P沟道—导通时Ug<Us,Ugs<Ugs(th)时导通总之,导通条件:|Ugs|>|Ugs(th)|7.相关概念BJTBipolarJunctionTransistor双极性晶体管,BJT是电流控制器件;FETFieldEffectTransistor场效应晶体管,FET是电压控制器件.按结构场效应管分为:结型场效应(简称JFET)、绝缘栅场效应(简称MOSFET)两大类按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。福建加工MOS管销售价格P-MOS管的通断控制,其实就是控制其Vgs的电压,从而达到控制电源的目的。
这就提出一个要求,需要使用一个电路,让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管,同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。在这三种情况下,图腾柱结构无法满足输出要求,而很多现成的MOS驱动IC,似乎也没有包含gate电压限制的结构。于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。mos管工作原理图如下:用于NMOS的驱动电路用于PMOS的驱动电路NMOS驱动电路做一个简单分析Vl和Vh分别是低端和的电源,两个电压可以是相同的,但是Vl不应该超过Vh。Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱,用来实现隔离,同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。R2和R3提供了PWM电压基准,通过改变这个基准,可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。Q3和Q4用来提供驱动电流,由于导通的时候,Q3和Q4相对Vh和GND低都只有一个Vce的压降,这个压降通常只有,低于。R5和R6是反馈电阻,用于对gate电压进行采样,采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈,从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。后,R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制,R4提供了对MOS管的gate电流限制,也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。
P沟道mos管作为开关的条件(GS>GS(TH))1、P沟道mos管作为开关,栅源的阀值为,当栅源的电压差为,如果S为,G为,那么GS=-1V,mos管导通,D为如果S为,G为,VGSw那么mos管不导通,D为0V,所以,如果,要mos管导通为系统供电,系统连接到D,利用G控制。那么和G相连的GPIO高电平要,才能使mos管关断,低电平使mos管导通。如果控制G的GPIO的电压区域为,那么GPIO高电平的时候为,GS为,mos管导通,不能够关断。GPIO为低电平的时候,假如,那么GS为。这种情况下GPIO就不能够控制mos管的导通和关闭。2、P沟道的源极S接输入,漏极D导通输出,N沟道相反说白了给箭头方向相反的电流就是导通,方向相同就是截止。出处:详解,N沟道MOS管和P沟道MOS管先讲讲MOS/CMOS集成电路MOS集成电路特点:制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单,集成度高、抗干扰能力强,特别适合于大规模集成电路。MOS集成电路包括:NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路,即CMOS电路。PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同,只是电源极性相反而已。数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为增强型管子,负载常用MOS管作为有源负载。mos管具有单向导电性。
剩下不能移动的受主离子(负离子),形成耗尽层。吸引电子:将P型衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。(2)导电沟道的形成:当vGS数值较小,吸引电子的能力不强时,漏——源极之间仍无导电沟道出现,如图1(b)所示。vGS增加时,吸引到P衬底表面层的电子就增多,当vGS达到某一数值时,这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层,且与两个N+区相连通,在漏——源极间形成N型导电沟道,其导电类型与P衬底相反,故又称为反型层,如图1(c)所示。vGS越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到P衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压,用VT表示。上面讨论的N沟道MOS管在vGS<VT时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。只有当vGS≥VT时,才有沟道形成。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后,在漏——源极间加上正向电压vDS,就有漏极电流产生。vDS对iD的影响如图(a)所示,当vGS>VT且为一确定值时,漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等,靠近源极一端的电压大,这里沟道厚。MOS管的Source和Drain是可以对调的,他们都是在P型Backgate中形成的N型区。天津常见MOS管
mos管的输入端加有控制电极以使mos管的导通状态受控制而稳定下来。天津常见MOS管
MOS管应用电压的极性和我们普通的晶体三极管相同,N沟道的类似NPN晶体三极管,漏极D接正极,源极S接负极,栅极G正电压时导电沟道建立,N沟道MOS管开始工作,如图二所示。同样P道的类似PNP晶体三极管,漏极D接负极,源极S接正极,栅极G负电压时,导电沟道建立,P沟道MOS管开始工作,如图图四所示;五、MOS管的工作原理。从上图一可以看出增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压VGS=0时,即使加上漏-源电压VDS,总有一个PN结处于反偏状态,漏-源极间没有导电沟道(没有电流流过),所以这时漏极电流ID=0。此时若在栅-源极间加上正向电压,图二所示,即VGS>0,则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场,由于氧化物层是绝缘的,栅极所加电压VGS无法形成电流,氧化物层的两边就形成了一个电容,VGS等效是对这个电容充电,并形成一个电场,随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道,当VGS大于管子的开启电压VT(一般约为2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID,我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压,一般用VT表示。天津常见MOS管
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