MOS管的作用

MOS管概述

mos管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或者稱(chēng)是金屬—絕緣體(insulator)、半導(dǎo)體。MOS管的source和drain是可以對(duì)調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱(chēng)的。

場(chǎng)效應(yīng)管（FET），把輸入電壓的變化轉(zhuǎn)化為輸出電流的變化。FET的增益等于它的跨導(dǎo)， 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。市面上常有的一般為N溝道和P溝道，詳情參考右側(cè)圖片（P溝道耗盡型MOS管）。而P溝道常見(jiàn)的為低壓mos管。

場(chǎng)效應(yīng)管通過(guò)投影一個(gè)電場(chǎng)在一個(gè)絕緣層上來(lái)影響流過(guò)晶體管的電流。事實(shí)上沒(méi)有電流流過(guò)這個(gè)絕緣體，所以FET管的GATE電流非常小。最普通的FET用一薄層二氧化硅來(lái)作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱(chēng)為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，或,金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）。因?yàn)镸OS管更小更省電，所以他們已經(jīng)在很多應(yīng)用場(chǎng)合取代了雙極型晶體管。

（一）MOS管的性能參數(shù)有哪些

MOS管的作用，優(yōu)質(zhì)的MOS管能夠承受的電流峰值更高。一般情況下我們要判斷主板上MOS管的質(zhì)量高低，可以看它能承受的最大電流值。影響MOS管質(zhì)量高低的參數(shù)非常多，像極端電流、極端電壓等。但在MOS管上無(wú)法標(biāo)注這么多參數(shù)，所以在MOS管表面一般只標(biāo)注了產(chǎn)品的型號(hào)，我們可以根據(jù)該型號(hào)上網(wǎng)查找具體的性能參數(shù)。

還要說(shuō)明的是，溫度也是MOS管一個(gè)非常重要的性能參數(shù)。主要包括環(huán)境溫度、管殼溫度、貯成溫度等。由于CPU頻率的提高，MOS管需要承受的電流也隨著增強(qiáng)，提供近百A的電流已經(jīng)很常見(jiàn)了。如此巨大的電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的熱量當(dāng)然使MOS管“發(fā)燒”了。為了MOS管的安全，高品質(zhì)主板也開(kāi)始為MOS管加裝散熱片了。

（二）MOS管的主要參數(shù)

(1) 開(kāi)啟電壓VT ：在VDS為一固定數(shù)值時(shí)，能產(chǎn)生ID所需要的最小 |VGS | 值。(增強(qiáng))

(2) 夾斷電壓VP ：在VDS為一固定數(shù)值時(shí)，使 ID對(duì)應(yīng)一微小電流時(shí)的 |VGS | 值。(耗盡)

(3) 飽和漏極電流IDSS ：在VGS = 0時(shí)，管子發(fā)生預(yù)夾斷時(shí)的漏極電流。(耗盡)

(4) 極間電容 ：漏源電容CDS約為 0.1～1pF，柵源電容CGS和柵漏極電容CGD約為1～3pF。

(5) 低頻跨導(dǎo) gm ：表示VGS對(duì)iD的控制作用。在轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)上，gm 是曲線(xiàn)在某點(diǎn)上的斜率，也可由iD的表達(dá)式求導(dǎo)得出，單位為 S 或 mS。

(6) 最大漏極電流 IDM

(7) 最大漏極耗散功率 PDM

(8) 漏源擊穿電壓 V(BR)DS 柵源擊穿電壓 V(BR)GS

（三）MOS管的作用詳解

目前主板或顯卡上所采用的MOS管并不是太多，一般有10個(gè)左右，主要原因是大部分MOS管被整合到IC芯片中去了 。由于MOS管主要是為配件提供穩(wěn)定的電壓，所以它一般使用在CPU、AGP插槽和內(nèi)存插槽附近。其中在CPU與AGP插槽附近各安排一組MOS管，而內(nèi)存插槽則共用了一組MOS管，MOS管一般是以?xún)蓚€(gè)組成一組的形式出現(xiàn)主板上的。

（四）MOS管的作用-開(kāi)關(guān)

（1）信號(hào)切換

信號(hào)切換用NMOS管：Ug比Us大3V-5V即可，實(shí)際上只要導(dǎo)通即可，不必飽和導(dǎo)通；常見(jiàn)：2N7002、2N7002E、2N7002K、2N7002D、2N7301N。

（2）電壓通斷

電壓通斷用NMOS管：Ug比Us應(yīng)大10V以上，而且開(kāi)通時(shí)必須工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)。常見(jiàn)有：AOL1448、AOL1448A、AON7406、AON7702、RJK03B9DP。

PMOS管則和NMOS管條件剛好相反。

（3）MOS管開(kāi)關(guān)時(shí)在電路中的連接方法

NMOS管：D極接輸入，S極輸出；

PMOS管：S極接輸入，D極輸出；

輸入至輸出的方向和寄生二極管的方向相反。

（五）MOS管的作用-隔離

MOS管的隔離作用就是實(shí)現(xiàn)電路的單向?qū)?，它就相?dāng)于一個(gè)二極管。使用二極管導(dǎo)通時(shí)會(huì)有壓降，會(huì)損失一些電壓。而使用MOS管做隔離，讓MOS管飽和導(dǎo)通，通過(guò)電流時(shí)MOS管幾乎不產(chǎn)生壓降。有外部適配器接入時(shí)，適配器供電；沒(méi)有外部適配器接入時(shí)，電池供電。

（六）

在電路設(shè)計(jì)上的靈活性大。柵偏壓可正可負(fù)可零，三極管只能在正向偏置下工作，電子管只能在負(fù)偏壓下工作。另外輸入阻抗高，可以減輕信號(hào)源負(fù)載，易于跟前級(jí)匹配。

MOS管的特性

上述MOS管的工作原理中可以看出，MOS管的柵極G和源極S之間是絕緣的，由于SiO2絕緣層的存在，在柵極G和源極S之間等效是一個(gè)電容存在，電壓VGS產(chǎn)生電場(chǎng)從而導(dǎo)致源極-漏極電流的產(chǎn)生。此時(shí)的柵極電壓VGS決定了漏極電流的大小，控制柵極電壓VGS的大小就可以控制漏極電流ID的大小。這就可以得出如下結(jié)論：

1） mos管是一個(gè)由改變電壓來(lái)控制電流的器件，所以是電壓器件。

2） mos管道輸入特性為容性特性，所以輸入阻抗極高。

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