
由于MOS管是电压控制元件,所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。下面以NMOS管为例介绍其特性。图(a)为由NMOS增强型管构成的开关电路。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在驱动中,通常还是使用NMOS。(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。MOS管的分类按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式:MOS管又分耗尽型与增强型,所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型。
如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的忌讳的错误;(本次产品测试问题点虽然不是出在电路设计上,但BOM做错比设计错误往往更难分析)2、频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了;3、没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片;4、MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。总结二:MOS管工作状态分析MOS管工作状态有四种,开通过程、导通状态、关断过程,截止状态;MOS管主要损耗:开关损耗,导通损耗,截止损耗,还有雪崩能量损耗,开关损耗往往大于后者;MOS管主要损坏原因:过流(持续大电流或瞬间超大电流),过压(D-S,G-S被击穿),静电(个人认为可属于过压);总结三:MOS管工作过程分析MOS管工作过程非常复杂,里面变量很多,总之开关慢不容易导致米勒震荡(介绍米勒电容,米勒效应等,很详细),但开关损耗会加大。
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