MOS管原理、参数及应用详解

MOS管原理、参数及应用详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_60232267/article/details/138194495

MOS管（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种重要的半导体器件，广泛应用于各种电子设备中。本文将从MOS管的工作原理、体二极管的作用以及在LDO（低压差线性稳压器）中的应用等方面进行详细讲解。

原理

以N沟道增强型MOS管为例：

如图所示，源极和漏极与掺杂了电子的半导体相连，而掺杂了空穴的半导体作为衬底，形成了两个相反的PN结。由于源极与衬底相连，又形成了一个体二极管（寄生二极管）。

NMOS管的导通过程是这样的：当在DS两级接入电压源，无论正接反接都不导通（因为有两个相反的二极管）。当栅极增加正向电压Vgs＞Vth时，栅极下方由于电场的作用（正电压吸引电子，排斥空穴）形成N沟道，使得DS连通。

如果不考虑体二极管，可以将NMOS等效为电压控制DS间电阻的大小。这个等效模型可以很好地解释为什么MOS管可以作为开关使用。

实例

现在再加上体二极管，通过一个应用来学习：

首先声明：充电时输入电压大于电池供电电压，图中所用为PMOS。

• 不充电时，电流通过体二极管拉高源极电压，此时栅极没有供电。Vgs＜0，PMOS导通，通过DS低阻通道给稳压芯片供电。同时，因为最上面的二极管，电流不会倒流至输入端。
• 充电时，VGS＞0，PMOS关闭，同时源极电压大于栅级，不能从体二极管供电。输入通过最上面的二极管直接供电。

沟道形成以后，电流的方向是可以改变的，取决于源漏两级的电压。通常情况下NMOS的电流方向是从D到S，PMOS是从S到D（与体二极管方向相反）。如果反接会失去开关功能。

体二极管的作用包括：

• 区分源极和栅极
• 保护MOS管（出现瞬间反向电流时，直接通过体二极管导出，保护MOS管）

MOS管在LDO中的运用：

LDO由四部分组成：

1. 分压采样电路。Vo=Vref*（1+R1/R2）
2. 基准电压
3. 误差放大器。当FB小于参考电压时，输出电源-。否则输出电源正。
4. 晶体管调整电路。重点说这个

当FB增大，则误差放大器的输出，即栅极电压增大，|Vgs|变小，沟道变小，PMOS的压降增大，Vo处的电压减小、反之同理。所以Vo始终为较为稳定的电压。且不论如何导通，MOS都存在着一定的压降，所以LDO只能用作降压。且|Vgs|越大，压降越小，甚至能完成3.3转3.2的任务。

参数

在设计电路时，需要考虑MOS管的四个参数：

1. 封装
2. Vgs（th）。选择时，太小易倍干扰误触发，但最大不超过高电平的电压值。
3. Rdson（完全打开时DS间的电阻）
4. Cgs（GS间的寄生电容），会影响MOS打开的速度。在高速PWM电路中十分重要。