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MOS管的工作原理,mos场效应管工作原理

时间:2023-05-05 12:46:56 阅读:61304 作者:957

摘要: MOS管又称场效应管,是集成电路中绝缘的场效应管。 MOS全部称为金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor )即金属氧化物半导体,准确地说是描述了集成电路中MOS管的结构,即在一定结构的半导体器件中加入二氧化硅和金属形成栅极。 MOS管的source和drain可以互换,都是在p型背栅上形成的n型区域。

1.MOS管的工作原理--MOS管的概要

MOS管又称场效应管,是集成电路中绝缘的场效应管。 MOS全部称为金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor )即金属氧化物半导体,准确地说是描述了集成电路中MOS管的结构,即在一定结构的半导体器件中加入二氧化硅和金属形成栅极。 MOS管的source和drain可以互换,都是在p型背栅上形成的n型区域。 在许多情况下,两个区域相同,并且交换两端不影响设备的性能,并且认为这种设备是对称的。

2. MOS管的工作原理--Mos管的结构特点

MOS气管的内部结构如下图所示。 在其导通时,只有一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。 导电机理与小功率MOS管相同,但结构差异较大,小功率MOS管是横向导电器件,功率MOSFET大多采用垂直导电结构,又称VMOSFET,大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。

其主要特点是金属栅与沟道之间有二氧化硅绝缘层,因此具有较高的输入电阻,当该管导通时,在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。 n沟道型增强型MOS管需要向栅极施加正向偏置电压,只有在栅极源极电压大于阈值电压时,才会产生基于导电沟道的n沟道型MOS管。 n沟道耗尽型MOS管是指在不施加栅极电压(栅极源极电压为零)时,产生导电沟道的n沟道MOS管。

3. MOS管工作原理--MOS管的特性

3.1MOS管的输入、输出特性

在源极接地法电路中,源极和基板之间被二氧化硅绝缘层隔离,因此栅极电流为0。

到了VGS

3.2MOS管的导通特性

MOS管作为开关元件,同样在断开或接通两种状态下工作。 由于MOS管是电压控制元件,因此工作状态主要由栅极源极电压uGS决定。 以NMOS管为例介绍其特性。

图(a )是由NMOS强化管构成的开关电路。

NMOS的特性在Vgs超过一定值时导通,因此适合源极接地(低端驱动)的情况。 栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性适用于源极连接VCC (高端驱动),因为Vgs在低于一定值时导通。 虽然PMOS可以方便地用作高端驱动器,但由于导通电阻大、价格高、更换种类少等原因,高端驱动器通常使用NMOS。

4.MOS管工作原理

MOS晶体管的工作原理(n沟道型增强型MOS场效应晶体管),其目的是利用VGS控制“感应电荷”的量,使由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况变化,控制漏极电流在管制造时,由于工艺过程在绝缘层中产生大量正离子,在界面的另一侧诱导了大量负电荷,这些负电荷接通高渗杂质的n区形成导电通道,即使VGS=0也具有大的漏极电流ID。 如果栅极电压变化,则沟道内诱发的电荷量也变化,导电沟道的宽度也变化,因此漏极电流ID根据栅极电压的变化而变化。

MOS管的分类

按沟道材料型和绝缘栅型分为n沟道和p沟道两种; 根据导电方式的不同,MOS管又可分为耗尽型和增强型,因此MOS场效应晶体管可分为n沟道耗尽型和增强型; p沟道消耗型和增强型4种: n沟道消耗型、n沟道增强型、p沟道消耗型、p沟道增强型。

MOS气管APP应用

MOS管最明显的特性是开关特性好,广泛应用于需要电子开关的电路中,常用于开关电源和电机驱动等,还有照明调光。 而且由MOS管构成的CMOS传感器为照相机提供了越来越高的画质,成就了更多的“摄影师”。

MOS管的工作原理-参考资料

1、MOS管的开关损耗-反激式分析

说明:用反激式分析MOS管开关损耗

2、MOSFET的工作原理

说明:功率MOSFET的结构和工作原理

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说明:将MOS管、晶体管用作开关时的区别

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