PMOS管学习应用

首先对自己的应用背景做一下说明,我做的一套系统中电源供电部分需要两块电池切换供电,所以要做一个电子开关,这个开关的耗电要尽量低。一般用到的电子开关可以选择三极管,但是三极管的压降和漏电流是系统所不能接受的。所以就要用到MOS管,其导通压降较小,一般在豪伏级别,导通电阻在百毫欧级别(例如117毫欧),这样开关在开启后压降不会太大,关闭时漏电不会太大,满足应用。

    模电学的不是很好,MOS管的知识基本上也已经还给老师了。只能从网上搜资料,重新看一下。我实验用的管子是IRF9540N,原以为后缀带N的应该是N沟道,没成想这个管子是P沟道的。就P沟道增强型MOS管进行一下说明:

 PMOS的特性是当Vgs的值小于一定的值时管子就会导通,适合源极接VCC的情况。下面是增强型PMOS工作特性曲线:

   

  由图可知,Vgs越大,允许的漏极电流越大。管子工作包含四个区:可变电阻区,恒流区,击穿区,截止区,如下图所示:

  

其中恒流区又叫做饱和区,管子正常工作就在这个区。有两个图可知,当Vgs的绝对值高于4V时管子截止,低于这个值时管子导通。IRF9540N的这个门限值导通值在-2~-4之间,Vgs只有高于4V管子才能截止。但是我做的系统中电源电压在4V以下,所以这个管子其实是不能用的。

  附上电子开关的电路图:

    当有5V供电时,Vgs绝对值高于4V,管子截止,经过不断地放电,当其电压降到4V以下时,管子导通,电池BAT工作。下面两个电阻可以决定Vgs两端的电压。

<think>嗯,用户想了解PMOS管的导通条件。根据提供的引用资料,我需要先整理PMOS导通的基本条件。首先,PMOS的栅极电压需要低于源极电压,具体来说,栅源电压V_GS必须小于阈值电压V_th,而V_th本身是负值。这可能有点反直觉,因为PMOS是P型器件,所以电压关系与NMOS相反。 然后,我需要解释各个电极之间的电压关系,比如源极S的电压通常高于漏极D,这样导通时电流方向是从源极到漏极。还要提到体二极管的作用,当V_GS未达到导通条件时,体二极管可能导通,这在某些应用中需要注意。 接下来,可能需要对比NMOS和PMOS的导通条件,帮助用户理解两者的区别。例如,NMOS的V_GS需要大于阈值电压,而PMOS则需要更低的电压。此外,PMOS的导通电阻通常较高,所以应用场景可能不同,比如在开关电源中常用PMOS作为高端开关。 用户可能还想知道实际应用中的注意事项,比如如何选择合适的阈值电压,或者驱动电路的设计。根据引用[3],MOSFET的导通过程涉及栅极电荷的积累,所以可能需要考虑栅极驱动电流和电压的上升时间。 另外,引用[4]提到PMOS的结构对称性,源极和漏极可以互换,但实际应用中由于衬底连接的关系,通常源极接高电压,漏极接低电压。这一点需要澄清,避免用户混淆。 最后,生成相关问题时要覆盖导通条件、电压关系、体二极管作用、与NMOS的区别以及应用场景,这样用户可以有进一步的学习方向。</think>### PMOS晶体管导通条件详解 #### 一、基本导通条件 PMOS管的导通主要取决于栅极(G)、源极(S)、漏极(D)之间的电压关系: 1. **栅源电压条件**:栅极电压需低于源极电压,即满足$V_{GS} < V_{th}$,其中阈值电压$V_{th}$为**负值**(典型值范围$-1\text{V} \sim -3\text{V}$)。例如,若$V_{th} = -2\text{V}$,则$V_{GS}$需小于$-2\text{V}$才能导通[^1]。 2. **源漏电压方向**:源极(S)电位需高于漏极(D),导通时电流方向为$S \rightarrow D$[^4]。 #### 二、导通状态分析 | 参数 | 导通条件 | 典型值示例 | |-----------|----------------------------|------------------| | $V_{GS}$ | $V_G - V_S < V_{th}$ | $V_G = 0\text{V}$, $V_S = 5\text{V}$, $V_{th} = -2\text{V}$ → $V_{GS} = -5\text{V}$ | | $V_{DS}$ | $V_D < V_S$ | $V_S = 5\text{V}$, $V_D = 3\text{V}$ | | 体二极管 | $V_S - V_D > 0.7\text{V}$ | 未导通时反向导通 | #### 三、与NMOS的对比 | 类型 | 导通条件 | 电流方向 | 导通电阻 | 应用场景 | |--------|------------------------|---------------|----------|----------------| | PMOS | $V_{GS} < V_{th}$ (负) | $S \rightarrow D$ | 较高 | 高端开关、电源 | | NMOS | $V_{GS} > V_{th}$ (正) | $D \rightarrow S$ | 较低 | 低端开关、逻辑电路[^2] | #### 四、关键注意事项 1. **体二极管作用**:当$V_{GS}$未满足导通条件时,若$V_S > V_D + 0.7\text{V}$,体二极管会先导通。 2. **驱动电路设计**:PMOS需负压驱动,常通过电平转换电路实现,例如使用NPN三极管反相驱动。 3. **导通压降**:导通电阻$R_{DS(on)}$会导致$V_{DS} = I_D \cdot R_{DS(on)}$,需根据负载电流选择合适器件[^3]。 #### 五、典型应用示例 在电源切换电路中,PMOS常作为高端开关: ``` VCC │ PMOS (S) │ GATE──┐ │ ├─┤ └─电阻到地 │ 负载 ``` 当GATE为低电平时,$V_{GS} = 0 - VCC < V_{th}$,PMOS导通。
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