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如何进行MOS管选型,需要考虑什么?

MOS管也叫金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)。一般是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管,或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。G:gate 栅极;S:source 源极;D:drain 漏极。MOS管的source(源极)和drain(漏极)是可以对调的,他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,这个两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。

场效应管分为PMOS管(P沟道型)和NMOS(N沟道型)管,属于绝缘栅场效应管。

MOS管可以用作可变电阻也可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。且场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。场效应管可以方便地用作恒流源也可以用作电子开关。有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

在一般电子电路中,通常被用于放大电路或开关电路。而在主板上的电源稳压电路中,MOSFET扮演的角色主要是判断电位,它在主板上常用“Q”加数字表示。

MOS管的选型是很重要的一个环节,MOS管选择不好有可能影响到整个电路的效率和成本,同时也会给工程师带来诸多麻烦。

第一步:选用N沟道还是P沟道

为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOS管。

在典型的功率应用中,当一个MOS管接地,而负载连接到干线电压上时,该MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟道MOS管,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。 当MOS管连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOS管,这也是出于对电压驱动的考虑。

第二步:确定额定电流

视电路结构而定,该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似,所选的MOS管需能承受这个额定电流,即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下,MOS管处于稳态,此时电流连续通过器件,一旦确定了这些条件只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。

第三步:确定热要求

选择MOS管还需要计算两种系统的散热要求,即最坏情况和真实情况。以最坏情况为结果可以提供更大的安全余量,能确保系统不会失效。

第四步:决定开关性能

选择MOS管的最后一步是决定MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗,因为在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因此被降低,器件效率也下降。

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