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NMOS管與PMOS管的差別與總結

對MOS管的了解

MOS管的管腳有三個:源極S(source)、栅極G(Gate)和漏極(Drain),但是實際工程應用中,經常無法區分PMOS管和NMOS管、各管腳的位置以及它們各自導通的條件。

NMOS管與PMOS管的差別與總結

MOS管有兩種:一個是PMOS管,一個是NMOS管;PMOS管就是positive管,是積極的管,而NMOS管是negative管,是消極的管。積極的管就是順應潮流,順勢而為;消極的管就是違背趨勢,逆流而上。

很顯然,電流從源極(輸入端)到漏極(輸出端),那就是順勢而為,因為源極就是源頭嘛,是以這種管就是PMOS管;而電流要是從漏極(輸入端)到源極(輸出端),那就是逆流而上,是NMOS管。

N溝道還是P溝道與寄生二極管方向如何判定

NMOS管與PMOS管的差別與總結

N溝道MOS還是P溝道MOS:

箭頭指向G極的是N溝道

箭頭背向G極的是P溝道

寄生二極管方向:

不論N溝道還是P溝道MOS管,中間襯底箭頭方向和寄生二極管的箭頭方向總是一緻的:

要麼都由S指向D,要麼都有D指向S

MOS管的連接配接方式

MOS管應用電壓的極性和我們普通的晶體三極管相同,N溝道的類似NPN晶體三極管,漏極D接正極,源極S接負極,栅極G正電壓時導電溝道建立,N溝道MOS管開始工作。

同樣P道的類似PNP晶體三極管,漏極D接負極,源極S接正極,栅極G負電壓時,導電溝道建立,P溝道MOS管開始工作。

導通特性

NMOS是栅極高電平(|VGS| > Vt)導通,低電平斷開,可用來控制與地之間的導通。

PMOS是栅極低電平(|VGS| > Vt)導通,高電平斷開,可用來控制與電源之間的導通。

NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會導通,适合用于源極接地時的情況(低端驅動),隻要栅極電壓達到4V或10V就可以了。

PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,适合用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,雖然PMOS可以很友善地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅動中,通常還是使用NMOS。

MOS開關管損失

不管是NMOS還是PMOS,導通後都有導通電阻存在,這樣電流就會在這個電阻上消耗能量,這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。

MOS在導通和截止的時候,一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程,流過的電流有一個上升的過程,在這段時間内,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多,而且開關頻率越高,損失也越大。

導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大。縮短開關時間,可以減小每次導通時的損失;降低開關頻率,可以減小機關時間内的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。

MOS管驅動

跟雙極性半導體相比,一般認為使MOS管導通不需要電流,隻要GS電壓高于一定的值,就可以了。這個很容易做到,但是,我們還需要速度。

在MOS管的結構中可以看到,在GS,GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅動,實際上就是對電容的充放電。如果有興趣,可以在mos的G級串一個電流表,看電流的變化。對電容的充電需要一個電流,因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路,是以瞬間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。

第二注意的是,普遍用于高端驅動的NMOS,導通時需要是栅極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,是以這時栅極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統裡,要得到比VCC大的電壓,就要專門的升壓電路了。很多馬達驅動器都內建了電荷泵,要注意的是應該選擇合适的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。

記憶技巧:

1.交叉的線最多的是源極;

2.栅極也就是門(gate),既然是門,就具有控制的職能。

3.無論是PMOS管還是NMOS管,二極管的方向正好與輸入輸出的方向是相反的

4.無論是PMOS管還是NMOS管,栅源極箭頭的方向正好與二極管的方向相同

5.無論是PMOS管還是NMOS管,我們隻需要比較G極電壓與S極電壓大小關系就可以判斷MOS管能不能導通

6.對于PMOS管來說,電流是從源極(輸入端)到漏極(輸出端),從上到下,各節點電平應該是依次變小的,是以栅極G的電壓必須小于源極電壓;換句話說,當UGS<0時,PMOS管才導通。

7.對于NMOS管來說,電流是從漏極(輸入端)到源極(輸出端),從下到上,各節點電平應該是依次變小的,是以栅極G的電壓必須大于源極電壓;換句話說,當UGS>0時,NMOS管才導通。

無論是PMOS管還是NMOS管,它們的實物管腳名稱都是完全一樣的:

NMOS管與PMOS管的差別與總結
NMOS管與PMOS管的差別與總結

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