MOS管,即金屬(Metal)—氧化物(Oxide)—半導體(Semiconductor)場效應晶體管,是一種應用場效應原理工作的半導體器件;和普通雙極型晶體管相比,MOS管具有輸入阻抗高、噪聲低、動態范圍大、功耗小、易于集成等優勢,在開關電源、鎮流器、高頻感應加熱、高頻逆變焊機、通信電源等高頻電源領域得到了越來越普遍的應用。 MOS管的種類及結構 MOS管是FET的一種(另一種為JFET結型場效應管),主要有兩種結構形式:N溝道型和P溝道型;又根據場效應原理的不同,分為耗盡型(當柵壓為零時有較大漏極電流)和增強型(當柵壓為零,漏極電流也為零,必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流)兩種。因此,MOS管可以被制構成P溝道增強型、P溝道耗盡型、N溝道增強型、N溝道耗盡型4種類型產品。 每一個MOS管都提供有三個電極:Gate柵極(表示為“G”)、Source源極(表示為“S”)、Drain漏極(表示為“D”)。接線時,對于N溝道的電源輸入為D,輸出為S;P溝道的電源輸入為S,輸出為D;且增強型、耗盡型的接法基本一樣。 從結構圖可發現,N溝道型場效應管的源極和漏極接在N型半導體上,而P溝道型場效應管的源極和漏極則接在P型半導體上。場效應管輸出電流由輸入的電壓(或稱場電壓)控制,其輸入的電流極小或沒有電流輸入,使得該器件有很高的輸入阻抗,這也是MOS管被稱為場效應管的重要原因。 ![]() MOS管工作原理 1N溝道增強型場效應管原理 N溝道增強型MOS管在P型半導體上生成一層SiO2薄膜絕緣層,然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區,從N型區引出電極(漏極D、源極S);在源極和漏極之間的SiO2絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G;P型半導體稱為襯底,用符號B表示。由于柵極與其它電極之間是相互絕緣的,所以NMOS又被稱為絕緣柵型場效應管。 ![]() 當柵極G和源極S之間不加任何電壓,即VGS=0時,由于漏極和源極兩個N+型區之間隔有P型襯底,相當于兩個背靠背連接的PN結,它們之間的電阻高達1012Ω,即D、S之間不具備導電的溝道,所以無論在漏、源極之間加何種極性的電壓,都不會產生漏極電流ID。 當將襯底B與源極S短接,在柵極G和源極S之間加正電壓,即VGS>0時,如圖表3(a)所示,則在柵極與襯底之間產生一個由柵極指向襯底的電場。在這個電場的作用下,P襯底表面附近的空穴受到排斥將向下方運動,電子受電場的吸引向襯底表面運動,與襯底表面的空穴復合,形成了一層耗盡層。 如果進一步提高VGS電壓,使VGS達到某一電壓VT時,P襯底表面層中空穴全部被排斥和耗盡,而自由電子大量地被吸引到表面層,由量變到質變,使表面層變成了自由電子為多子的N型層,稱為“反型層”,如圖表3(b)所示。 反型層將漏極D和源極S兩個N+型區相連通,構成了漏、源極之間的N型導電溝道。把開始形成導電溝道所需的VGS值稱為閾值電壓或開啟電壓,用VGS(th)表示。顯然,只有VGS>VGS(th)時才有溝道,而且VGS越大,溝道越厚,溝道的導通電阻越小,導電能力越強;“增強型”一詞也由此得來。 在VGS>VGS(th)的條件下,如果在漏極D和源極S之間加上正電壓VDS,導電溝道就會有電流流通。漏極電流由漏區流向源區,因為溝道有一定的電阻,所以沿著溝道產生電壓降,使溝道各點的電位沿溝道由漏區到源區逐漸減小,靠近漏區一端的電壓VGD最小,其值為VGD=VGS-VDS,相應的溝道最薄;靠近源區一端的電壓最大,等于VGS,相應的溝道最厚。 這樣就使得溝道厚度不再是均勻的,整個溝道呈傾斜狀。隨著VDS的增大,靠近漏區一端的溝道越來越薄。 當VDS增大到某一臨界值,使VGD≤VGS(th)時,漏端的溝道消失,只剩下耗盡層,把這種情況稱為溝道“預夾斷”,如圖表4(a)所示。繼續增大VDS[即VDS>VGS-VGS(th)],夾斷點向源極方向移動,如圖表4(b)所示。 盡管夾斷點在移動,但溝道區(源極S到夾斷點)的電壓降保持不變,仍等于VGS-VGS(th)。因此,VDS多余部分電壓[VDS-(VGS-VGS(th))]全部降到夾斷區上,在夾斷區內形成較強的電場。這時電子沿溝道從源極流向夾斷區,當電子到達夾斷區邊緣時,受夾斷區強電場的作用,會很快的漂移到漏極。 2P溝道增強型場效應管原理 P溝道增強型MOS管因在N型襯底中生成P型反型層而得名,其通過光刻、擴散的方法或其他手段,在N型襯底(基片)上制作出兩個摻雜的P區,分別引出電極(源極S和漏極D),同時在漏極與源極之間的SiO2絕緣層上制作金屬柵極G。其結構和工作原理與N溝道MOS管類似;只是使用的柵-源和漏-源電壓極性與N溝道MOS管相反。 在正常工作時,P溝道增強型MOS管的襯底必須與源極相連,而漏極對源極的電壓VDS應為負值,以保證兩個P區與襯底之間的PN結均為反偏,同時為了在襯底頂表面附近形成導電溝道,柵極對源極的電壓也應為負。 當VDS=0時。在柵源之間加負電壓比,由于絕緣層的存在,故沒有電流,但是金屬柵極被補充電而聚集負電荷,N型半導體中的多子電子被負電荷排斥向體內運動,表面留下帶正電的離子,形成耗盡層。 ![]() 隨著G、S間負電壓的增加,耗盡層加寬,當VDS增大到一定值時,襯底中的空穴(少子)被柵極中的負電荷吸引到表面,在耗盡層和絕緣層之間形成一個P型薄層,稱反型層,如圖表6(2)所示。 這個反型層就構成漏源之間的導電溝道,這時的VGS稱為開啟電壓VGS(th),達到VGS(th)后再增加,襯底表面感應的空穴越多,反型層加寬,而耗盡層的寬度卻不再變化,這樣我們可以用VGS的大小控制導電溝道的寬度。 當VDS≠0時。導電溝道形成以后,D、S間加負向電壓時,那么在源極與漏極之間將有漏極電流ID流通,而且ID隨VDS而增,ID沿溝道產生的壓降使溝道上各點與柵極間的電壓不再相等,該電壓削弱了柵極中負電荷電場的作用,使溝道從漏極到源極逐漸變窄,如圖表7(1)所示。 ![]() 當VDS增大到使VGD=VGS(即VDS=VGS-VGS(TH)),溝道在漏極附近出現預夾斷,如圖表7(2)所示。再繼續增大VDS,夾斷區只是稍有加長,而溝道電流基本上保持預夾斷時的數值,其原因是當出現預夾斷時再繼續增大VDS,VDS的多余部分就全部加在漏極附近的夾斷區上,故形成的漏極電流ID近似與VDS無關。 ![]() MOS管DMN2500UFB4-7 http://www.dzsc.com/ic-detail/9_5148.html資料 標準包裝: 3,000 系列: - FET 型: MOSFET N 通道,金屬氧化物FET 特點: 邏輯電平門漏極至源極電壓(Vdss): 20V 電流 - 連續漏極(Id) @ 25° C: 810mA 開態Rds(最大)@ Id, Vgs @ 25° C: 400 毫歐 @ 600mA,4.5VId 時的 Vgs(th)(最大): 1V @ 250?A閘電荷(Qg) @ Vgs: 0.74nC @ 4.5V 輸入電容 (Ciss) @ Vds: 60.67pF @ 16V 功率 - 最大: 460mW 安裝類型: 表面貼裝 封裝/外殼: 3-XFDFN 供應商設備封裝: 3-X2-DFN1006 包裝: 剪切帶 (CT) 其它名稱: DMN2500UFB4-7DICT 安裝方式:smd / SMT 包裝/案例:X2 dfn1006 3 通道數:1通道 極性晶體管的N溝道: VDS漏源擊穿電壓V:20 ID的連續漏電流:810馬 RDS是漏源電阻:700 mohms VGS的n次柵源電壓門限值:1 V VGS柵源電壓V 6: 門電荷Qg:736.6 PC 最低操作溫度:55℃ 最大操作溫度:150℃+ PD的功率dissipation:460 MW 配置:單 溝道增強模式: 包裝:剪紙定案 包裝:mousereel 包裝:內卷筒 系列:dmn25 1型晶體管的N溝道: 品牌:光源公司 cnhts:8541210000 高溫超導8541210095代碼: mxhts:85412101 產品類型:MOSFET 廠包數量:3000 subcategory:mosfets 塔里克:8541210000 ![]() |