nmos导通流向_MOS管

本文介绍了MOS管的工作原理及应用,包括N沟道和P沟道MOS管的特性,以及如何利用MOS管进行电源反接保护。探讨了MOS管作为压控流器件的优势,并详细解释了其在电路中的具体工作方式。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

MOS管P管。通常S接电源。G控制信号,D接负载。当G等于S时。S和D不导通当G小于一定S D和S导通。

N管S接地,G接控制,D接电流节点

1. MOS管开关电路

学习过模拟电路的人都知道三极管是流控流器件,也就是由基极电流控制集电极与发射极之间的电流;而MOS管是压控流器件,也就是由栅极上所加的电压控制漏极与源极之间电流。

MOSFET管是FET的一种,可以被制造为增强型或者耗尽型,P沟道或N沟道共四种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管。实际应用中,NMOS居多。

6497773b5a7f29430588ad4854e433ad.png

eb227045d070ebcae4236a4e7a3ed609.png

MOS管导通特性

导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。

NMOS的特性:Vgs大于某一值管子就会导通,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就可以了。

PMOS的特性:Vgs小于某一值管子就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。

下图是MOS管开关电路,输入电压是Ui,输出电压是Uo。

当Ui较小时,MOS管是截止的, Uo=Uoh=Vdd;

当Ui较大时,MOS管是导通的, Uo =Ron/(Ron+Rd)*Vdd,由于Ron<

?

e8122a22790edd5d46ef13cf00550ac5.png

7f0d2b0b17e0efaba6b0f934c352cdec.png

768a572c4dc9a42380df05181f7e0bf1.png

c94f3e2127693f16720e24d41589eb3b.png

?

525633c8354492a59429e37bf5374328.png

87c41d02634b9526e62bf3952e014fc0.png

a94ef3d8d38235ff356da17a137f694a.png

MOS管防反接电路

电源反接,会给电路造成损坏,不过,电源反接是不可避免的。所以,我么就需要给电路中加入保护电路,达到即使接反电源,也不会损坏的目的。

一般可以使用在电源的正极串入一个二极管解决,不过,由于二极管有压降,会给电路造成不必要的损耗,尤其是电池供电场合,本来电池电压就3.7V,你就用二极管降了0.6V,使得电池使用时间大减。

MOS管防反接,好处就是压降小,小到几乎可以忽略不计。现在的MOS管可以做到几个毫欧的内阻,假设是6.5毫欧,通过的电流为1A(这个电流已经很大了),在他上面的压降只有6.5毫伏。

由于MOS管越来越便宜,所以人们逐渐开始使用MOS管防电源反接了。

5614a83fb43a7f9a83fc589213c75ec2.png

正确连接时:刚上电,MOS管的寄生二极管导通,所以S的电位大概就是0.6V,而G极的电位,是VBAT,VBAT-0.6V大于UGS的阀值开启电压,MOS管的DS就会导通,由于内阻很小,所以就把寄生二极管短路了,压降几乎为0。

电源接反时:UGS=0,MOS管不会导通,和负载的回路就是断的,从而保证电路安全。

PMOS管防止电源反接电路:?

c1ffee06a138b90a07e2925fde3ddf1a.png

正确连接时:刚上电,MOS管的寄生二极管导通,电源与负载形成回路,所以S极电位就是VBAT-0.6V,而G极电位是0V,PMOS管导通,从D流向S的电流把二极管短路。

电源接反时:G极是高电平,PMOS管不导通。保护电路安全。

连接技巧

NMOS管DS串到负极,PMOS管DS串到正极,让寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向。

感觉DS流向是“反”的?

防反接电路中,DS的电流流向,和我们平时使用的电流方向是反的。

为什么要接成反的?

利用寄生二极管的导通作用,在刚上电时,使得UGS满足阀值要求。

为什么可以接成反的?

如果是三极管,NPN的电流方向只能是C到E,PNP的电流方向只能是E到C。不过,MOS管的D和S是可以互换的。这也是三极管和MOS管的区别之一。

原文:https://www.cnblogs.com/liujuncheng1/p/11526661.html

<think>好的,我现在需要帮助用户理解MOS管的条件和工作原理。用户之前询问了SI2301DS的功能和应用,现在转向了更基础的问题,关于MOS管的条件和工作原理。我需要结合之前的回答和用户提供的引用内容来给出准确的解释。 首先,用户提供的引用中有几个关键点需要注意: 1. 引用1提到MOS管是电压控制元件,栅极电压控制S-D极间的体电阻,条件与栅源电压有关。 2. 引用2指出实际MOS管的结构有保护二极管,特别是P沟道的衬底接正电源,使得栅极不需要负电压即可。 3. 引用3区分了NMOS和PMOS条件,NMOS需要Vgs超过阈值,PMOS则需要Vgs低于阈值。 4. 引用4和5补充了MOS管的结构和测试方法,比如用电阻连接栅极和漏极来测试。 用户的问题分为两部分:条件和工作原理。需要分别详细说明,并结合用户之前的SI2301DS讨论,因为SI2301DS是P沟道MOSFET,所以可能需要重点说明PMOS的情况。 首先,条件: - 对于NMOS常需要Vgs > Vth,而PMOS则是Vgs < Vth(绝对值超过阈值)。但根据引用2,实际P沟道可能设计为耗尽型,所以条件可能有所不同,比如SI2301DS作为P沟道,可能需要Vgs低于某个负值才能,比如用户之前提到的VGS范围是-2.5V到-8V。需要确认这一点。 然后,工作原理部分需要解释MOS管的结构,如何过栅极电压形成电沟道。引用5提到MOSFET过电场效应控制电流,绝缘层(如二氧化硅)上的电场影响电沟道。NMOS和PMOS的结构差异,以及增强型和耗尽型的区别可能需要简要说明。 另外,用户之前的回答中提到了SI2301DS的典型应用,如防反接、电子开关等,可以结合这些应用场景来解释条件的具体应用,比如在防反接电路中如何利用PMOS条件来切断电流。 需要确保回答中的公式使用正确,如V_gs、V_th等变量用$符号包裹,独立公式用$$。同时,引用文献需要正确标注,如引用1到5的内容,但用户提供的引用中有重复和部分不完整的地方,需要仔细对应。 可能还需要澄清一些术语,比如增强型和耗尽型MOS管的区别,因为引用2提到实际P沟道可能设计为耗尽型,但常大多数MOS管是增强型的。这点可能需要进一步确认,避免混淆用户。 最后,生成的相关问题需要与条件和工作原理相关,可能包括如何测试、不同沟道类型的选择、实际设计中的注意事项等。</think>### **MOS条件与工作原理详解** --- #### **一、MOS条件** MOS管(金属氧化物半体场效应管)的由其 **栅源电压 $V_{GS}$** 控制,具体条件因 **沟道类型(N/P)** 和 **工作模式(增强型/耗尽型)** 而异: 1. **N沟道MOS管(NMOS)** - **增强型**:需满足 $V_{GS} > V_{th}$(阈值电压,典型值 $2\text{V}-4\text{V}$),栅极电压高于阈值时形成电沟道[^1]。 - **耗尽型**:默认,当 $V_{GS} < V_{th}$ 时关断(应用较少)。 2. **P沟道MOS管(PMOS)** - **增强型**:需满足 $V_{GS} < V_{th}$(阈值电压为负值,如 $-2\text{V}$),栅极电压低于阈值时[^3]。 - **耗尽型**:默认,需 $V_{GS} > V_{th}$ 关断(常见于特殊设计)。 **示例**:SI2301DS(P沟道增强型)的需 $V_{GS} \leq -2.5\text{V}$,此时漏源极间电阻 $R_{DS(on)}$ 降至 $120\text{mΩ}$,允许电流过[^3]。 --- #### **二、MOS管工作原理** MOS过 **栅极电场效应** 控制电沟道,核心流程如下: 1. **结构基础** - 以NMOS为例:衬底为P型半体,源漏极(S/D)为N+掺杂区,栅极覆盖二氧化硅绝缘层(见图1)。 $$ \text{图1:NMOS结构示意图} $$ - 实际元件中,**保护二极管**跨接在源漏极间,防止静电损伤并区分极性[^2]。 2. **电场控制沟道** - **截止状态**:$V_{GS}=0$,P型衬底与N+区形成耗尽层,无电沟道。 - **状态**: - NMOS施加 $V_{GS} > V_{th}$ 时,栅极电场吸引电子形成 **N型反型层**(电沟道),连接源漏极[^5]。 - PMOS施加 $V_{GS} < V_{th}$ 时,电场吸引空穴形成 **P型反型层**,电流。 3. **电流方向与电压极性** - NMOS:电流由漏极流向源极($I_D$ 为正),$V_{DS} > 0$。 - PMOS:电流由源极流向漏极($I_D$ 为负),$V_{DS} < 0$[^3]。 --- #### **三、关键参数与设计要点** | 参数 | 影响 | |---------------------|--------------------------------------------------------------------| | 阈值电压 $V_{th}$ | 决定所需的最小栅源电压,需根据驱动电路匹配(如MCU输出需电平转换)[^1]。 | | 电阻 $R_{DS(on)}$ | 影响功耗与效率,低 $R_{DS(on)}$ 适合大电流场景(如SI2301DS的 $120\text{mΩ}$)[^3]。 | | 栅极电容 $C_{iss}$ | 影响开关速度,高频应用需选择低电容MOS管。 | --- #### **四、典型应用中的控制** 1. **防反接保护电路** - 使用PMOS(如SI2301DS),电源正接时 $V_{GS} < V_{th}$ ;反接时 $V_{GS}=0$,MOS管关断[^3]。 ```text 示例电路: [电源+] → S极 → D极 → 负载 [电源-] → 分压电阻 → G极 ``` 2. **PWM调光控制** - 利用快速开关特性(如SI2301DS的 $t_{d(on)}=10\text{ns}$),过调节占空比控制平均电流[^3]。 --- #### **五、测试方法** 1. **万用表检测法**(以NMOS为例)[^4]: - 步骤1:用 $100\text{kΩ}$ 电阻连接栅极(G)与漏极(D)。 - 步骤2:红表笔接源极(S),黑表笔接漏极(D),表针偏转表示。 - 原理:电阻对栅极充电形成电场,触发电沟道。 --- ### **相关问题** 1. 如何测量MOS管的阈值电压 $V_{th}$? 2. 增强型与耗尽型MOS管在电路设计中有何区别? 3. MOS管栅极驱动电路如何设计以避免电压不足? --- 过以上分析,可系统理解MOS管的机制及其在电子系统中的核心作用。实际设计中需结合具体型号参数(如SI2301DS的 $-2.5\text{V}$ 驱动需求)优化电路性能[^3]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值