【电路补习笔记】6、MOS管的参数与选型

目录

  • 符号
  • 寄生二极管(体二极管)的方向
  • 连接方法
  • 作用
    • 导通问题
      • NMOS
      • PMOS
    • 开关作用
    • 隔离作用
  • 引脚分辨
  • 常见型号
  • NMOS的参数
    • VDSS最大漏-源电压
    • VGS最大栅源电压
    • ID-连续漏电流
    • VGS(th)
    • RDS(on)导通电阻
    • Ciss:输入电容
    • Qgs,Qgd,和Qg
  • 损耗因素
    • 导通损耗
    • 开关损耗


老师的主页:唐老师讲电赛
视频地址:唐老师讲电赛(6)MOS管

符号

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G极,不用说比较好认。
S极,不论是P沟道还是N沟道两根线相交的就是;
D极,不论是P沟道还是N沟道:是单独引线的那边。

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寄生二极管(体二极管)的方向

它的判断规则就是:N沟道,由S极指向D极;P沟道,由D极指向S极。
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连接方法

一般用的MOS管均为增强型MOS管。
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作用

  1. 开关作用
  2. 隔离作用
  3. 可调电阻

       如果MOS管用作开关时,(不论N沟道还是P沟道),一定是寄生二极管的负极接输入边,正极接输出端或接地。
       否则就无法实现开关功能了。
       所以,N沟道一定是D极接输入,S极接输出或地。
       P沟道则相反,一定是S极接输入,D极接输出。
       如果MOS管用作隔离时,(不论N沟道还是P沟道),寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单向导通方向一致。
       笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见,但也有极少的主板用NMOS来实现。

导通问题

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NMOS

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PMOS

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开关作用

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MOS开关实现电压通断:(下图管子符号应该用错了,图上是耗尽型MOS管,应为增强型MOS管)
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隔离作用

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引脚分辨

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常见型号

IRF540  TO-220 100V 33A
IRF640
IRF840
IRLR7843 TO-252-3 N沟道 30V/161A
Si2301 PMOS -20V 0.19Ω -1.6A
Si2302
Si2343 PMOS -30V 0.075Ω -4.6A
2N7002

NMOS的参数

VDSS最大漏-源电压

       在栅源短接,漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同,实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS.

VGS最大栅源电压

       VGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。

ID-连续漏电流

       ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下,管表面温度在25℃或者更高温度下,可允许的最大连续直流电流。

VGS(th)

       是指加的栅源电压能使漏极开始有电流,或关断MOSFET时电流消失时的电压,测试的条件(漏极电流,漏源电压,结温)也是有规格的。正常情况下,所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此,VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数,当温度上升时,MOSFET将会在比较低的棚源电压下开启。

RDS(on)导通电阻

       RDS(on)是指在特定的漏电流(通常为ID电流的一半)、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻。

Ciss:输入电容

       将漏源短接,用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成,或者Ciss=Cgs +Cgd,当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启,放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Ciss对器件的开启和关断延时有着直接的影响。

Qgs,Qgd,和Qg

       棚电荷栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷,既然开关的瞬间,电容上的电荷随电压的变化而变化,所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。
       栅极电荷Qg是产生开关损耗的主要原因。栅极电荷是MOS管门极充放电所需的能量,相同电流、电压规格的MOSFET,具有比较大的栅极电荷意味着在MOS开关过程中会损耗更多的能量。所以,为了尽可能降低MOS管的开关损耗,工程师在电源设计过程中需要选择同等规格下Qg更低的MOS管作为主功率开关管。
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损耗因素

       影响开关电源电源效率的两个损耗因素是:导通损耗和开关损耗。

导通损耗

       导通损耗具体来讲是由MOS管的导通阻抗Rds产生的,Rds与栅极驱动电压Vgs和流经MOS管的电流有关。如果想要设计出效率更高、体积更小的电源,必须充分降低导通阻抗。

开关损耗

       开关损耗,栅极电荷Qg是产生开关损耗的主要原因。栅极电荷是MOS管门极充放电所需的能量,相同电流、电压规格的MOSFET,具有比较大的栅极电荷意味着在MOS开关过程中会损耗更多的能量。所以,为了尽可能降低MOS管的开关损耗,工程师在电源设计过程中需要选择同等规格下Qg更低的MOS管作为主功率开关管。

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