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一文解析MOS管的作用是什么-细说MOS管特性、性能参数、作用等-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-04-19 

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MOS管的作用

MOS管概述

mos管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導體(semiconductor)場效應晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)、半導體。MOS管的source和drain是可以對調的,他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下,這個兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認爲是對稱的。


場效應管(FET),把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的跨导, 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道,详情参考右侧图片(P沟道耗尽型MOS管)。而P沟道常见的为低压mos管。


場效應管通过投影一个电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。事实上没有电流流过这个绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管,或,金属氧化物半导体場效應管(MOSFET)。因为MOS管更小更省电,所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。


MOS管的作用


(一)MOS管的性能參數有哪些

MOS管的作用,優質的MOS管能夠承受的電流峰值更高。一般情況下我們要判斷主板上MOS管的質量高低,可以看它能承受的最大電流值。影響MOS管質量高低的參數非常多,像極端電流、極端電壓等。但在MOS管上無法標注這麽多參數,所以在MOS管表面一般只標注了産品的型號,我們可以根據該型號上網查找具體的性能參數。


還要說明的是,溫度也是MOS管一個非常重要的性能參數。主要包括環境溫度、管殼溫度、貯成溫度等。由于CPU頻率的提高,MOS管需要承受的電流也隨著增強,提供近百A的電流已經很常見了。如此巨大的電流通過時産生的熱量當然使MOS管“發燒”了。爲了MOS管的安全,高品質主板也開始爲MOS管加裝散熱片了。


(二)MOS管的主要參數

(1) 开启电压VT :在VDS为一固定数值时,能产生ID所需要的最小 |VGS | 值。(增强)


(2) 夹断电压VP :在VDS为一固定数值时,使 ID对应一微小电流时的 |VGS | 值。(耗尽)


(3) 饱和漏极电流IDSS :在VGS = 0时,管子发生预夹断时的漏极电流。(耗尽)


(4) 极间电容 :漏源电容CDS约为 0.1~1pF,栅源电容CGS和栅漏极电容CGD约为1~3pF。


(5) 低频跨导 gm :表示VGS对iD的控制作用。在转移特性曲线上,gm 是曲线在某点上的斜率,也可由iD的表达式求导得出,单位为 S 或 mS。


(6) 最大漏极电流 IDM


(7) 最大漏极耗散功率 PDM


(8) 漏源击穿电压 V(BR)DS 栅源击穿电压 V(BR)GS


(三)MOS管的作用詳解

目前主板或显卡上所采用的MOS管并不是太多,一般有10个左右,主要原因是大部分MOS管被整合到IC芯片中去了 。由于MOS管主要是为配件提供稳定的电压,所以它一般使用在CPU、AGP插槽和内存插槽附近。其中在CPU与AGP插槽附近各安排一组MOS管,而内存插槽则共用了一组MOS管,MOS管一般是以两个组成一组的形式出现主板上的。


(四)MOS管的作用-開關

(1)信號切換

信號切換用NMOS管:Ug比Us大3V-5V即可,實際上只要導通即可,不必飽和導通;常見:2N7002、2N7002E、2N7002K、2N7002D、2N7301N。


MOS管的作用



(2)電壓通斷

電壓通斷用NMOS管:Ug比Us應大10V以上,而且開通時必須工作在飽和導通狀態。常見有:AOL1448、AOL1448A、AON7406、AON7702、RJK03B9DP。


MOS管的作用

MOS管的作用


PMOS管則和NMOS管條件剛好相反。


(3)MOS管開關時在電路中的連接方法


NMOS管:D極接輸入,S極輸出;


PMOS管:S極接輸入,D極輸出;


輸入至輸出的方向和寄生二極管的方向相反。


(五)MOS管的作用-隔離

MOS管的隔離作用就是實現電路的單向導通,它就相當于一個二極管。使用二極管導通時會有壓降,會損失一些電壓。而使用MOS管做隔離,讓MOS管飽和導通,通過電流時MOS管幾乎不産生壓降。有外部適配器接入時,適配器供電;沒有外部適配器接入時,電池供電。


(六)

在電路設計上的靈活性大。柵偏壓可正可負可零,三極管只能在正向偏置下工作,電子管只能在負偏壓下工作。另外輸入阻抗高,可以減輕信號源負載,易于跟前級匹配。


MOS管的特性

上述MOS管的工作原理中可以看出,MOS管的柵極G和源極S之間是絕緣的,由于SiO2絕緣層的存在,在柵極G和源極S之間等效是一個電容存在,電壓VGS産生電場從而導致源極-漏極電流的産生。此時的柵極電壓VGS決定了漏極電流的大小,控制柵極電壓VGS的大小就可以控制漏極電流ID的大小。這就可以得出如下結論:


1) mos管是一个由改变电压来控制电流的器件,所以是电压器件。


2) mos管道输入特性为容性特性,所以输入阻抗极高。


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