绝缘栅

MOS管基础指南极性识别类型区分与多种

发布时间:2025/3/25 11:12:42   

在场效应管这一大家族中,我们可以将其细分为三类。首先,最常见的一类是绝缘栅型场效应管,简称MOSFET,也就是我们常说的MOS管。其次,还有一类被称为结型场效应管,简称FET。而第三类则有些特别,它结合了MOS管与三极管的特性,形成了一种复合管,被称为绝缘栅双极性晶体管,简称IGBT。IGBT在电力电子领域中发挥着至关重要的作用,例如在变频器中作为关键的功率控制器件,同时也在家用电磁炉和高铁的控制电路中占据一席之地,几乎无处不在。哪个脚是S(源极)?哪个脚是D(漏极)?而G(栅极)又在哪里呢?这款MOS管是P沟道还是N沟道类型?

这些基础但关键的知识点,你是否已熟练掌握?接下来,让我们进一步探讨。

MOS管极性判断

在识别MOS管符号时,关键要抓住三个引脚的特征。

MOS管极性判断

在识别MOS管符号时,首先可以轻松地找到G极,因为其特征较为明显。而对于S极和D极的判断,则需根据不同类型的沟道进行区分。无论是P沟道还是N沟道,S极通常表现为两根线相交的形式,而D极则是单独引出的那一极。通过这些特征,我们可以准确判断出MOS管的各个极性。

接下来,我们还需要进一步区分是N沟道还是P沟道。这通常涉及到对MOS管内部结构和工作原理的深入理解。不过,一旦我们掌握了MOS管的基本符号和极性特征,就能够轻松应对这一问题了。N沟道MOSFET的特点是,其箭头方向指向G极,从而帮助我们准确识别出N沟道。这一特征为我们提供了判断MOS管类型的重要依据。P沟道MOSFET的特点在于其箭头方向背向G极,这一特征有助于我们准确区分出P沟道。接下来,我们将探讨MOS管的一个重要组件——寄生二极管。

寄生二极管的作用

MOS管内部自带有寄生二极管,其核心作用是在VDD过压时保护MOS管不被烧坏。当过压情况出现时,二极管会首先反向击穿,将大电流直接导入地线,从而避免了MOS管受到损害。此外,寄生二极管还能在管子源极和漏极反接时,为反向感生电压提供通路,进而防止MOS管被击穿。

寄生二极管的方向判断

其判断规则为:在N沟道MOSFET中,寄生二极管的箭头方向从S极指向D极;而在P沟道MOSFET中,箭头方向则相反,从D极指向S极。此外,不论N沟道还是P沟道MOS管,其中间衬底的箭头方向与寄生二极管的箭头方向始终保持一致。MOS管在电路中常被用作开关元件。其开关作用体现在,通过控制MOS管的栅极电压,可以实现对电路通断的精确控制。例如,在某个电路中,当PQ27的控制脚G保持低电平状态时,PQ27将处于截止状态,此时,若PQ26的控制脚G处于高电平状态,则PQ26会导通,从而实现对电路的开启与关闭。当PQ27的控制脚G处于高电平状态时,PQ27将导通,而此时若PQ26的控制脚G保持低电平,则PQ26会截止。通过这种精确的控制,我们可以实现对电路的灵活开启与关闭。以上所述的MOS开关主要实现了信号的切换,即高低电平的转换。此外,MOS开关还可用于实现电压的通断控制。

MOS管在电路中的常规连接方式

对于NMOS管,其漏极(D)通常连接至输入端,而源极(S)则连接至输出端。而对于PMOS管,其源极(S)应接至输入端,漏极(D)则接至输出端。若将MOS管的连接方式反过来,会产生何种结果呢?让我们通过以下图表来探讨:由于寄生二极管的存在,当其直接导通时,S极电压会无条件地传递到D极,这导致MOS管失去了作为开关的作用。接下来,我们将探讨MOS管的开关条件。当控制极电平达到特定值时,MOS管会进入导通状态。对于N沟道MOS管,当UG(栅极电压)大于US(源极电压)时,管子会导通;而当UG等于US时,管子则处于截止状态。对于P沟道MOS管,情况则相反,即UG小于US时导通,UG等于US时截止。

值得注意的是,不同的MOS管在达到饱和导通状态时所需的压差是不同的。例如,对于信号切换用途的MOS管,UG与US之间的压差只需达到3V至5V即可;而对于电压通断用途的MOS管,压差则应大于0V,并且开通时必须确保工作在饱和导通状态。

常见的信号切换用MOS管型号包括AOL4AOLA、AON等;而电压通断用MOS管则常选用如AON6L、AO等型号。这些型号的MOS管在电路中发挥着至关重要的作用。

MOS管的隔离作用

若要实现线路上电流的单向流通,例如仅允许电流从A流向B,而阻止其反向流动,我们可以利用MOS管的隔离特性来达成这一目的。方法:引入二极管

在电路中加入一个二极管,可以有效地利用其单向导电性,从而实现电流的单向流通。这样,我们就可以确保电流仅从A流向B,而无法反向流动。方法2:引入MOS管

在电路中接入一个MOS管,可以利用其可控性实现电流的单向流通。通过适当控制MOS管的开启与关闭,我们可以确保电流仅能按照预定方向流动,即从A流向B,而无法反向流动。此处,MOS管所起到的关键作用是隔离。简而言之,其功能就是确保电路的单向导通,与二级管相似。然而,在电路设计中,我们更倾向于采用隔离MOS,而非二级管。这是因为二级管在导通时会产生压降,导致电压损失。相比之下,通过在MOS管的控制极施加适当的电压,我们可以实现MOS管的饱和导通,从而确保在电流通过时几乎无压降产生。在我们日常使用的笔记本电脑主板中,隔离技术发挥着至关重要的作用。它实际上是将适配器电压(通常为+9V)与电池电压(约为+2V)进行有效分隔,确保两者不会直接相连通。然而,这种隔离并非绝对的阻断,而是能够在任意一种电源被拔除时,仍能保证电脑持续供电,从而实现电源的无缝切换。在笔记本电脑的使用过程中,经常会出现同时插上适配器和电池的情况。当电网停电时,笔记本会迅速切换至电池供电模式,此时适配器虽然已停止供电,但仍然与笔记本相连。若缺乏Q隔离技术,2V电压会直接流入适配器的输出电路,这有可能导致适配器的损坏。这一解释虽未经过个人验证,但欢迎大家共同探讨其准确性。若不采用Q2隔离,同时连接适配器和电池,会出现怎样的现象呢?在维修稳压电源时,我们观察到:电流会直接攀升至稳压电源的最大值6A以上,同时短路灯狂闪。这不禁让人思考,电池充电不正是通过施加较高的电压来实现的吗?那么,这一现象背后的原因究竟是什么呢?

接下来,我们进行一番讨论:“不使用Q2隔离,或Q2发生击穿短路时,为何会产生大电流?”

为了更直观地理解,我们可以将电池电压简化为2V。而9V电源,同样可以视作一个大电池。现在,想象一个9V的电池与一个2V的电池相连,导线中的电流会达到何种程度呢?经过上述等效转换,我们可以将其视为将一根导线直接连接在7V电池的两端。由于导线的电阻非常小,假设为欧姆,那么通过这根导线的电流将会有多大呢?稳压电源的最大电流通常约为6A,因此当电流达到这一水平时,会出现大电流报警。而标准的电池充电电压是经过精密芯片控制的,通常仅略高于电池的实际电压,以确保电流不会过大导致电池过热。然而,当Q2隔离管发生击穿短路时,长时间的超负荷运行可能损坏适配器。

此外,MOS管在电路中的作用也值得探讨。当MOS管作为开关使用时,其寄生二极管的连接方向至关重要。无论是N沟道还是P沟道,都必须确保寄生二极管的负极连接至输入端,而正极则连接至输出端或地线。这样的连接才能实现开关功能。具体来说,对于N沟道MOS管,D极应接输入,S极接输出或地;而对于P沟道MOS管,则相反,S极接输入,D极接输出。

另外,当MOS管用于隔离目的时,其寄生二极管的方向必须与主板所需的单向导通方向一致。在笔记本主板中,PMOS常被用作隔离管,但也有少数主板选择使用NMOS。



转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkzp/8041.html
------分隔线----------------------------