MOS管由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高(10^7~10^12Ω)、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點,現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競爭者。
所有?MOS?集成電路?(包括?P?溝道?MOS,?N?溝道?MOS,?互補(bǔ)?MOS?—?CMOS?集成電路)?都有一層絕緣柵,以防止電壓擊穿。一般器件的絕緣柵氧化層的厚度大約是?25nm?50nm?80nm?三種。在集成電路高阻抗柵前面還有電阻——二極管網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù),雖然如此,器件內(nèi)的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)還不足以免除對器件的靜電損害(ESD),實驗指出,在高電壓放電時器件會失效,器件也可能為多次較低電壓放電的累積而失效。?按損傷的嚴(yán)重程度靜電損害有多種形式,最嚴(yán)重的也是最容易發(fā)生的是輸入端或輸出端的完全破壞以至于與電源端?VDD?GND?短路或開路,器件完全喪失了原有的功能。稍次一等嚴(yán)重的損害是出現(xiàn)斷續(xù)的失效或者是性能的退化,那就更難察覺。還有一些靜電損害會使泄漏電流增加導(dǎo)致器件性能變壞。
MOS管應(yīng)用的一些注意事項
MOS管做為電壓驅(qū)動大電流型器件,在電路尤其是動力系統(tǒng)中大量應(yīng)用,MOS管有一些特性在實際應(yīng)用中是我們應(yīng)該特別注意的
1、 MOS管體二極管,又稱寄生二極管,在單個MOS管器件中有,在集成電路光刻中沒有,這個二極管在大電流驅(qū)動中和感性負(fù)載時可以起到反向保護(hù)和續(xù)流的作用,一般正向?qū)▔航翟?.7-1V左右,因為這個二極管的存在,MOS器件在電路中不能簡單地看到一個開關(guān)的作用,比如充電電路中,充電完成,移除電源后,電池會反向向外部供電,這個通常是我們不愿意看到的結(jié)果,一般解決的方法是在后面增加一個二極管來防止反向供電,這樣雖然可以做到,但是二極管的特性決定必須有0.6-1V的正向壓降,在大電流的情況下發(fā)熱嚴(yán)重,同時造成能源的浪費(fèi),使整機(jī)能效低下。還有一個方法是再增加一個背靠背的MOS管,利用MOS管低導(dǎo)通電阻來達(dá)到節(jié)能的目的,這一特性另一個常見的應(yīng)用為低壓同步整流。
2、 MOS管導(dǎo)通后的無方向性,MOS在加壓導(dǎo)通后,就類似于一根導(dǎo)線,只具有電阻特性,無導(dǎo)通壓降,通常飽和導(dǎo)通電阻為幾到幾十毫歐,且無方向性,允許直流和交流電通過。
使用MOS管的注意事項
(1)為了安全使用MOS管,在線路的設(shè)計中不能超過管的耗散功率,最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數(shù)的極限值。
(2)各類型MOS管在使用時,都要嚴(yán)格按要求的偏置接入電路中,要遵守MOS管偏置的極性。如結(jié)型MOS管柵源漏之間是PN結(jié),N溝道管柵極不能加正偏壓;P溝道管柵極不能加負(fù)偏壓,等等。
(3)MOSMOS管由于輸入阻抗極高,所以在運(yùn)輸、貯藏中必須將引出腳短路,要用金屬屏蔽包裝,以防止外來感應(yīng)電勢將柵極擊穿。尤其要注意,不能將MOSMOS管放入塑料盒子內(nèi),保存時最好放在金屬盒內(nèi),同時也要注意管的防潮。
(4)為了防止MOS管柵極感應(yīng)擊穿,要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地;管腳在焊接時,先焊源極;在連入電路之前,管的全部引線端保持互相短接狀態(tài),焊接完后才把短接材料去掉;從元器件架上取下管時,應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等;當(dāng)然,如果能采用先進(jìn)的氣熱型電烙鐵,焊接MOS管是比較方便的,并且確保安全;在未關(guān)斷電源時,絕對不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用MOS管時必須注意。
(5)在安裝MOS管時,注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件;為了防管件振動,有必要將管殼體緊固起來;管腳引線在彎曲時,應(yīng)當(dāng)大于根部尺寸5毫米處進(jìn)行,以防止彎斷管腳和引起漏氣等。
(6)使用VMOS管時必須加合適的散熱器后。以VNF306為例,該管子加裝140×140×4(mm)的散熱器后,最大功率才能達(dá)到30W.
(7)多管并聯(lián)后,由于極間電容和分布電容相應(yīng)增加,使放大器的高頻特性變壞,通過反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此,并聯(lián)復(fù)合管管子一般不超過4個,而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。
(8)結(jié)型MOS管的柵源電壓不能接反,可以在開路狀態(tài)下保存,而絕緣柵型MOS管在不使用時,由于它的輸入電阻非常高,須將各電極短路,以免外電場作用而使管子損壞。
(9)焊接時,電烙鐵外殼必須裝有外接地線,以防止由于電烙鐵帶電而損壞管子。對于少量焊接,也可以將電烙鐵燒熱后拔下插頭或切斷電源后焊接。特別在焊接絕緣柵MOS管時,要按源極-漏極-柵極的先后順序焊接,并且要斷電焊接。
(10)用25W電烙鐵焊接時應(yīng)迅速,若用45~75W電烙鐵焊接,應(yīng)用鑷子夾住管腳根部以幫助散熱。結(jié)型MOS管可用表電阻檔定性地檢查管子的質(zhì)量(檢查各PN結(jié)的正反向電阻及漏源之間的電阻值),而絕緣柵場效管不能用萬用表檢查,必須用測試儀,而且要在接入測試儀后才能去掉各電極短路線。取下時,則應(yīng)先短路再取下,關(guān)鍵在于避免柵極懸空。
在要求輸入阻抗較高的場合使用時,必須采取防潮措施,以免由于溫度影響使MOS管的輸入電阻降低。如果用四引線的MOS管,其襯底引線應(yīng)接地。陶瓷封裝的芝麻管有光敏特性,應(yīng)注意避光使用。
對于功率型MOS管,要有良好的散熱條件。因為功率型MOS管在高負(fù)荷條件下運(yùn)用,必須設(shè)計足夠的散熱器,確保殼體溫度不超過額定值,使器件長期穩(wěn)定可靠地工作。
總之,確保MOS管安全使用,要注意的事項是多種多樣,采取的安全措施也是各種各樣,廣大的專業(yè)技術(shù)人員,特別是廣大的電子愛好者,都要根據(jù)自己的實際情況出發(fā),采取切實可行的辦法,安全有效地用好MOS管。
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