MOS管参数和应用

MOS管（MOSFET晶体管）主要用于功率放大和开关控制的半导体器件。具有高输入阻抗、低开关损失、高开关速度和低噪音等优点，因此被广泛应用于各种电子设备中，如逆变器、电源、电机控制、LED驱动等。

【资料图】

各种封装的MOS管

按功能MOS管分PMOS和NMOS，两者的导通条件不同，符号如下图所示：

Nmos和Pmos符号

两类MOS管的导通条件：

下图是NMOS管的两种应用，当NOMS管的S端直接接地时，VGS的电压是只要大于Vt时就会导通，Vt需要查所用NMOS管的数据手册，而S端接负载时不建议使用。

NMOS管的应用示意图

下图是PMOS管的两种应用，当POMS管的S端直接电源时，VGS的电压是只要小于Vt时就会导通，Vt需要查所用NMOS管的数据手册；而S端接负载时不建议使用。

PMOS管的应用示意图

MOS管的主要参数：

开启电压 VT

开启电压 （又称阈值电压） ：使得源极 S 和漏极 D 之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；·标准的 N 沟道 MOS 管， VT 约为 3～6V ； ·通过工艺上的改进，可以使 MOS 管的 VT 值降到 2～3V。

直流输入 电阻 RGS

即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比·这一特性有时以流过栅极的栅流表示·MOS 管的 RGS 可以很容易地超过 1010Ω。

漏源击穿电压 BVDS

在 VGS=0 （增强型）的条件下 ，在增加漏源电压过程中使 ID 开始剧增时的 VDS 称为漏源击穿电压 BVDS ·ID 剧增的原因有下列两个方面：（1）漏极附近耗尽层的雪崩击穿（2）漏源极间的穿通击穿·有些 MOS 管中，其沟道长度较短， 不断增加 VDS 会使漏区的耗尽层一直扩展到源区，使沟道长度为零，即产生漏源间的穿通， 穿通后， 源区中的多数载流子，将直接受耗尽层电场的吸引，到达漏区，产生大的 ID

栅源击穿 电压 BVGS

在增加栅源电压过程中，使栅极电流 IG 由零开始剧增时的电压称为栅源击穿电压BVGS 。

5. 低频跨导 gm

在 VDS 为某一固定数值的条件下 ，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导·gm 反映了栅源电压对漏极电流的控制能力·是表征 MOS 管放大能力的一个重要参数·一般在十分之几至几 mA/V 的范围内。

6. 导通电阻 RON ·

导通电阻 RON 说明了 VDS 对 ID 的影响 ，是漏极特性某一点切线的斜率的倒数·在饱和区， ID 几乎不随 VDS 改变， RON 的数值很大，一般在几十千欧到几百千欧之间 ·由于在数字电路中 ，MOS 管导通时经常工作在 VDS=0 的状态下，所以这时的导通电阻 RON 可用原点的 RON 来近似·对一般的 MOS 管而言， RON 的数值在几百欧以内

7. 极间电容

三个电极之间都存在着极间电容：栅源电容 CGS 、栅漏电容 CGD 和漏源电容 CDS ·CGS 和 CGD 约为 1～3pF ·CDS 约在 0.1～1pF 之间

8. 低频噪声系数 NF

噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的·由于它的存在，就使一个放大器即便在没有信号输人时，在输出端也出现不规则的电压或电流变化·噪声性能的大小通常用噪声系数 NF 来表示，它的单位为分贝（ dB ） ·这个数值越小，代表管子所产生的噪声越小·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数·场效应管的噪声系数约为几个分贝，它比双极性三极管的要小。

MOS管的应用举例：

如上图控制LED的开关电路；由于肖特基二极管导通电阻的功耗较大，MOS管可以替代二极管防止电源反接：

PMOS管防反接电路

NMOS管防反接电路

H桥电路

举例：H桥电路控制某直流电机

其他应用：例如开关电源

注意事项：MOS管应用需要考虑电压，电流，开挂速率、功耗和发热等问题，H桥电路驱动时还需要考虑死区问题，否则很容易发热过烫，损坏。

关键词：