功率器件中MOS場效應(yīng)管的作用解析-壹芯微

MOS管是電子電路中常用的功率半導(dǎo)體器件，可以用作電子開關(guān)、可控整流等，是一種電壓驅(qū)動型的器件。

一、什么是MOS管

MOS管的全稱為金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，英文簡稱為MOSFET，具有三個電極，分別為：柵極G、源極S和漏極D，根據(jù)其半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以分為P-MOS和N-MOS。其電氣符號如下圖所示。

下面以NMOS為例分析其工作原理，在柵極G和源極S之間不加電壓的時候，在DS之間加正電壓時，D與襯底的P型半導(dǎo)體之間PN結(jié)反偏不通。當(dāng)GS之間加正電壓后，絕緣層和G極之間感應(yīng)出正電荷，絕緣層和P型半導(dǎo)體之間感應(yīng)出負(fù)電荷。這時負(fù)電荷和P型半導(dǎo)體中的載流子的極性相反，會將D和S的N型半導(dǎo)體連接起來形成一條N型的導(dǎo)體溝道。NMOS半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

二、MOS管的驅(qū)動方式

MOS管為電壓驅(qū)動型的半導(dǎo)體器件，對于NMOS而言，如果VGS>0，則NMOS導(dǎo)通；對于PMOS而言，如果VGS<0則，PMOS導(dǎo)通。其驅(qū)動電路示意圖如下圖所示。

對于單片機電路而言，我們建議不要直接用GPIO來驅(qū)動MOS，因為單片機的供電電壓以3.3V居多，輸出的高電平為3.3V，對于功率較大的MOS而言，可能無法使MOS管完全導(dǎo)通。所以，一般通過三極管來驅(qū)動MOS管，三極管是電流型的驅(qū)動器件。

三、MOS管的作用

MOS管多被用作電子開關(guān)，用在控制控制回路中控制負(fù)載的通斷，也可以當(dāng)作 可控整流 來實現(xiàn)交流變直流。這兩個最主要的應(yīng)用，除此之外，還具有防反接開關(guān)和電平轉(zhuǎn)換的作用。電平轉(zhuǎn)換作用的原理圖如下圖所示。

上圖實現(xiàn)3.3V和5V電平的轉(zhuǎn)換，工作原理如下：

左側(cè)輸入3.3V時，VGS=0，MOS管不導(dǎo)通，右側(cè)輸出5V電平；

左側(cè)輸入0V時，VGS>0，MOS管導(dǎo)通，右側(cè)輸出0V；

右側(cè)輸入0V時，MOS的寄生二極管導(dǎo)通，左側(cè)輸出0V；

右側(cè)輸入5V時，VGS=0，MOS管不通，左側(cè)輸出3.3V；

由此實現(xiàn)了，電平的雙向轉(zhuǎn)換。

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