浅谈MOS管的种类与参数
MOS管的种类
MOS管的三个极
- G极(门极)，比较好辨认，即控制脚。
- S极(源极)，不论是P沟道还是N沟道，两根线相交的就是源极S。
- D极(漏极)，不论是P沟道还是N沟道，是单独引线的那边就是漏极D。
NMOS vs. PMOS
NMOS
- 门极G需要一个比源极S更 高 的电压驱动
- 更好的性能
- 更多的选择
- 更低的成本
PMOS
- 门极G需要一个比源极S更 低 的电压驱动
- 不需要更高的电压驱动，驱动简单
记忆小tips
- MOS管的源极S的连线始终为两根，漏极D的连线始终为一根。
- PMOS管的箭头方向指向外侧，NMOS管的箭头方向指向内侧。
- 体二极管的电流流向与MOS管的箭头指向相同。
体二极管
- 对于P沟道与N沟道的MOS管，我们需要注意其体二极管的方向
- 其性能和普通二极管类似（具有较大的正向压降，较大的反向恢复时间）
MOS管的参数
- 下图为IRF9540N的PMOS器件手册，对MOS管的参数进行具体说明
击穿电压()
- 击穿电压()：在室温25℃下，=0V时，漏极D与源极S之间的所能承受的最大电压。
- 在选择MOS管时，首先需要关注该参数，当在实际应用中，若在漏极D与源极S之间的电压超过了击穿电压，会导致MOS管烧毁。
- 还需注意，手册中标注的击穿电压Vds一般是在室温25℃的环境下测得的。当环境温度变化时，MOS管的击穿电压也会随温度的升高而升高，或随温度的降低而降低。故当MOS管需要在低温环境下使用时，应注意击穿电压值应高于实际使用需求，进行降额设计。
最大GS电压()
- 最大GS电压()，门极G与源极S两端的最大电压值，一般为：±20V。
- 由于门极G与P型或N型半导体表面之间只隔了一层很薄的二氧化硅()绝缘层膜，故当两端电压过大时，极易导致绝缘层击穿，导致MOS管损坏
- MOS管的输入电阻很高，而门极G-源极S之间的电容又非常小，所以极易受外界电磁场活静电感应而带电，而少量电荷就可在极间产生较高的电压()，将绝缘层击穿。故在运输焊接调试过程中，需要进行良好的静电防护。
- 在使用过程中，可在门极G与源极S之间并联一个稳压二极管，对G极的电压进行钳位；或在门极G与源极S之间并联一个电容，通过增大极间电容的方式来降低G极上的电压，从而保护MOS管，免于外部静电或其它因素引起的高压造成MOS管损坏。
- 还需注意，MOS管在使用时，门极G不能悬空，必须接到一个固定的电位才行，即一个确定的值。门极悬空，会造成MOS的损坏和误操作。
导通电阻()
- 导通电阻()：当在给定的环境温度与Vgs电压值的情况下，漏极D与源极S之间的导通电阻。
- 导通电阻为正温度系数，适合并联工作。当两个MOS管并联工作时，若其中一个MOS管的电阻略小于另一个，则流过该MOS管的电流会更大，导致该MOS管升温，进而导致该MOS管电阻增大，流过该MOS管的电流随之减小，进而实现一种热平衡。
- 导通电阻()越小，导通损耗就越小；门极充电电量()就越大，相应的开关速度会变慢，开关损耗就越大。
最大DS电流()
- 最大DS电流()，当在给定的环境温度与电压值的情况下，漏极D与源极S之间的最大导通电流。
- 由于导通电阻()为正温度系数，会随着温度的升高而升高；而MOS管的最大耗散功率(Pd))与最大工作结温()为固定值。故最大DS电流()会随着温度的升高而降低。
最大结温()
- 最大结温()：最大工作结温度，通常为150℃或175℃。
- 在实际测试使用过程中，我们只能通过测量壳体温度，再通过热阻计算结温
- 在使用过程中，永远不能超过最大结温，通过合理的热降额确保可靠工作。
动态电容和门极G总充电电量()
- MOS管的等效模型如下图所示：
- 动态电容和门极G总充电电量()，并不是一个固定值，它取决于实际的器件工作条件
- 在将MOS管作为开关使用时，我们希望MOS管迅速打开，以降低动态损耗，故需要驱动芯片提供一个瞬间大电流。
- 在讲MOS管作为缓启动MOS使用时，我们希望MOS管慢慢打开，从而有效抑制浪涌电流，故一方面我们可以通过串联限流电阻控制G极的充电速度，另一方面我们可以在G极与S极之间并联一个电阻从而减慢G极的充电速度。
参考：
和电源大咖一起夯基础（第一部分）