什么是MOSFET?
MOSFET,全稱為Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,即金屬氧化物半導體場效應晶體管,也稱為功率MOS場效應晶體管。
MOSFET是一種半導體器件,主要由金屬、氧化物(通常為SiO2或SiN)和半導體三種材料制成。它利用電場的效應來控制半導體的場效應。MOSFET主要分為結型和絕緣柵型,但通常所指的是絕緣柵型中的MOS型。
MOSFET具有許多優點,如開關速度快、高頻特性好、熱穩定性優良、驅動電路簡單、驅動功率小、安全工作區寬、無二次擊穿問題等。此外,MOSFET還具有高輸入電阻(通常在10^7~10^15Ω范圍內)、低噪聲、低功耗、大動態范圍以及易于集成等特點。
MOSFET主要分為P溝道和N溝道兩種類型,主要用于功率輸出級,能夠輸出較大的工作電流(從幾安到幾十安)。因此,在開關電源、辦公設備、中小功率電機調速等領域有廣泛的應用,使得功率變換裝置實現高效率和小型化。
由于MOSFET的尺寸非常小,它既可以作為核心元件,也可以被集成到電路中,實現在單個芯片上的設計和制造。這使得MOSFET在電子設備中,特別是在需要電子信號放大的應用中,具有重要的作用。
總的來說,MOSFET是一種重要的半導體器件,廣泛應用于各種電子設備中,特別是在需要高效、小型化和高性能的領域。
MOSFET的類型
MOSFET或金屬氧化物半導體場效應晶體管是一種具有四個端子的 FET ,即漏極、 柵極、源極和體/襯底。體端子與源極端子短路,總共留下三個工作端子,就像任何其他晶體管一樣。MOSFET主要有兩種類型,分別是耗盡型 MOSFET 或 D-MOSFET,以及增強型 MOSFET 或 E-MOSFET。
這兩種類型都可以根據N溝道和P溝道來劃分。
D-MOSFET 也稱為“常開”MOSFET,因為它們在制造過程中具有內置通道。施加柵極電壓會減小溝道寬度,從而關閉 MOSFET。而E-MOSFET也被稱為“常關”MOSFET,因為在制造過程中沒有溝道,而是通過施加電壓來感應的。
因此,D-MOSFET 符號有一條實線代表漏極和源極之間的溝道,允許電流在零柵源電壓下流動。而 E-MOSFET 中的虛線表示零柵源電壓下電流的路徑損壞或通道缺失。向內的箭頭表示 N 溝道,而向外的箭頭表示 P 溝道 MOSFET。
作為高邊開關的P溝道MOSFET
下面是這種特殊用途的電路。一旦 PMOS 開啟,它將具有非常低的壓降,從而理想地為負載提供與 Vsource 相同的電壓電平。因此,使用術語“高側開關”,因為它將負載切換到高側,即電路的正極部分。
柵極信號可以是地電平(或零電平),使得PMOS導通;或者是高電平,PMOS將關斷。請注意,柵極信號的高電平必須至少等于 Vsource 的電平。如果低于 Vsource,PMOS 將不會關閉。
對于這種類型的電路,要考慮的另一件事是它允許反向電流流動。想象一下,當 Vsource 反向連接時,PMOS 的源極為負,體二極管將正向偏置,允許反向電流流動,然后負載將看到反向電壓。
P溝道MOSFET作為電池反向保護
P 溝道 MOSFET 的另一個有趣用途是電池反向保護??梢韵裣旅娴暮唵尾鍒D一樣完成。
PMOS 位于電池的高壓側或正極側。在初始導通期間,電流將流向 PMOS 的體二極管(實際上,PMOS 上沒有連接二極管。體二極管是由漏極到源極之間的 PN 結形成的。)一旦電流到達另一側,器件的“正”和“負”之間會有電壓,這是一個二極管壓降。這樣,PMOS 將導通,然后電流將流向 PMOS 通道而不是體二極管。
當電池反接時,體二極管不會正向偏置,因此電流無法流向另一側。這意味著沒有反向電壓傳輸到器件。所以,它受到保護!
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