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      6. MOS管知識總結
        • 發布時間:2020-10-20 18:25:04
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        MOS管知識總結
        (1)MOS管當開關控制時,為什么一般用PMOS做上管NMOS做下管?
        了解MOS管的開通/關斷原理你就會發現,使用PMOS做上管、NMOS做下管比較方便。使用PMOS做下管、NMOS做上管的電路設計復雜,一般情況下意義不大,所以很少采用。
        下面先了解MOS管的開通/關斷原理,請看下圖:
        MOS管
        NMOS管的主回路電流方向為D→S,導通條件為VGS有一定的壓差,一般為5~10V(G電位比S電位高);而PMOS管的主回路電流方向為S→D,導通條件為VGS有一定的壓差,一般為-5~-10V(S電位比G電位高),下面以導通壓差6V為例。
        NMOS管
        使用NMOS當下管,S極直接接地(為固定值),只需將G極電壓固定值6V即可導通;若使用NMOS當上管,D極接正電源,而S極的電壓不固定,無法確定控制NMOS導通的G極電壓,因為S極對地的電壓有兩種狀態,MOS管截止時為低電平,導通時接近高電平VCC。當然NMOS也是可以當上管的,只是控制電路復雜,這種情況必須使用隔離電源控制,使用一個PMOS管就能解決的事情一般不會這么干,明顯增加電路難度。
        MOS管
        PMOS管
        使用PMOS當上管,S極直接接電源VCC,S極電壓固定,只需G極電壓比S極低6V即可導通,使用方便;同理若使用PMOS當下管,D極接地,S極的電壓不固定(0V或VCC),無法確定控制極G極的電壓,使用較麻煩,需采用隔離電壓設計。
        以上為本人使用控制燈泡的原理作簡單的分析。
        MOS管
        參考:
        (2)轉移特性曲線
        MOS管MOS管
        MOS管
        參考:
        (3)耗盡型與增強型區別
        耗盡型與增強型的主要區別在于耗盡型MOS管在G端(Gate)不加電壓時有導電溝道存在,而增強型MOS管只有在開啟后,才會出現導電溝道;兩者的控制方式也不一樣,耗盡型MOS管的VGS(柵極電壓)可以用正、零、負電壓控制導通,而增強型MOS管必須使得VGS>VGS(th)(柵極閾值電壓)才行。
        (因為耗盡型MOS管與增強型MOS管不同的就是襯底靠近柵極附近存在原導電溝道。 這樣的話,柵源電壓為0時管子也能導通,而柵源電壓正向增大時,漏極電流成 正比增大,柵源電壓負方向增大時漏極電流正比減小,至夾斷電壓時完全關斷。)
        由于耗盡型N溝道MOS管在SiO2絕緣層中摻有大量的Na+或K+正離子(制造P溝道耗盡型MOS管時摻入負離子),當VGS=0時,這些正離子產生的電場能在P型襯底中感應出足夠的電子,形成N型導電溝道;當VGS>0時,將產生較大的ID(漏極電流);如果使VGS<0,則它將削弱正離子所形成的電場,使N溝道變窄,從而使ID減小。
        這些特性使得耗盡型MOS管在實際應用中,當設備開機時可能會誤觸發MOS管,導致整機失效;不易被控制,使得其應用極少。
        因此,日常我們看到的NMOS、PMOS多為增強型MOS管;其中,PMOS可以很方便地用作高端驅動。不過PMOS由于存在導通電阻大、價格貴、替換種類少等問題,在高端驅動中,通常還是使用NMOS替代,這也是市面上無論是應用還是產品種類,增強型NMOS管最為常見的重要原因,尤其在開關電源和馬達驅動的應用中,一般都用NMOS管。
        參考:
        耗盡型MOSFET在制造過程中改變摻雜到通道的雜質濃度,使得這種MOSFET的柵極就算沒有加電壓,通道仍然存在。如果想要關閉通道,則必須在柵極施加負電壓。耗盡型MOSFET最大的應用是在"常關型"(normally-off)的開關,而相對的,加強式MOSFET則用在"常開型"(normally-on)的開關上。  NMOS邏輯  同樣驅動能力的NMOS通常比PMOS所占用的面積小,因此如果只在邏輯門的設計上使用NMOS的話也能縮小芯片面積。不過NMOS邏輯雖然占的面積小,卻無法像CMOS邏輯一樣做到不消耗靜態功率,因此在1980年代中期后已經漸漸退出市場。
        (4)場效應管襯底與源極短接和直接接地有什么區別?
        和源極短接就是Vgs到達一定電壓,和地短接就是Vg對地到一定電壓
        特別要說明的是,源極在MOSFET里的意思是“提供多數載流子的來源”。對NMOS而言,多數載流子是電子;對PMOS而言,多數載流子是空穴。相對的,漏極就是接受多數載流子的端點。
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