电子器件-MOS管参数和选型

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1.MOS管基础知识
1.1 怎么判断MOS管的三个极



G：栅极，中间极
: z4 \& z# y* R6 ~8 s, yS：源极，两根线交叉在一起
D：漏极，剩下的一级，单独引线
1.2 怎么判断MOS管是NMOS还是PMOS


NMOS：箭头指向G
. q+ ]& h+ f. ~. G) gPMOS：箭头远离G
/ I5 Z. L) `' |3 c1.3 MOS管寄生二极管方向如何判定
2 x# ^3 _+ O9 Z7 X9 F
: E) X; W5 r5 u9 v5 P寄生二极管又称为体二极管。在S和D之间。
5 x6 S1 a! p3 G

, @7 u# F' C7 ^4 N1 a! J寄生二极管方向判定规则是：N沟道由S极指向D极，P沟道由D极指向S极。
* }5 @1 G) H5 Y, l- f% C8 l5 E3 @
一个简单的识别方法是：不管是N沟道还是P沟道MOS管，中间衬底箭头方向和寄生二极管的方向总是一致的，要么都从S指向D，要么都从D指向S。
, o3 T. N# H1 g9 a2 W* G: F2.MOS管的作用

MOS管主要由两个作用：开关、隔离、可调电阻。
2.1 开关作用
2.1.1 高低电平切换
( J" L' |4 @6 R3 R$ K+ s


2.1.2 电压通断


1 o9 U* u4 c: ~& R左边是Vi，输入电压为1.5V，电路通过控制三极管的栅极控制右边输出电压Vo的大小，如果由单片机控制：

# f" i7 J2 S$ t) t如果VG=1，那么右边输出Vo=1.5V，
+ T3 K+ R6 m% m如果VG=0，那么右边输出Vo=0V。
2.1.3 buck电路


后续章节笔记会再介绍。
# Y4 G+ o1 O1 _7 q" z6 `2.1.4 做开关时MOS管在电路中的连接方法
$ {: ^% v5 u& ]& K+ Y0 T
确定问题：
哪一个极接输入端？
' q1 G7 |! o/ j* t) _哪一个极接输出端？
MOS管导通控制电平是高电平还是低电平？
MOS管截止控制电平是高电平还是低电平？

输入和输出端的确定：


9 z" |0 \+ y/ ?1 \- i" G3 c
2 O5 C0 W$ i+ I: B4 N0 r最重要的看寄生二极管的方向！
' j! t* v5 Y7 }
控制极栅极电压的确定：
不管是NMOS还是PMOS，都是用G极电压和S极电压作比较。
9 u- ?) E) G# Q* a8 V
NMOS：UG>US导通，简单认为UG=US截止
9 L2 ^! Q3 ~/ x' Q2 U. v2 bPMOS：UG<US导通，简单认为UG=US截止

0 N$ o8 R; n2 Z: T2 v- lUG比US大多少饱和导通呢？

不同的MOS管压差不同：

7 e! l: }, U- p! O4 y. T+ E# Y在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：

+ @6 [8 E8 B" @信号切换用MOS管：UG比Us大3V–5V即可，实际上只要导通即可，不必须饱和导通。比如常见的：

    2N7002,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FDV301N。
( s9 J8 |- S2 {: z   
% O6 ^4 P. l; X! n9 O3 g& }) X
3 M# Q) ]1 ?& {电压通断用MOS管：UG比Us应大于10V以上，而且开通寸必须工作在饱和导通状态常见的有：

& _; `: y2 [2 F1 }    AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,MDV1660,
    AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456D1
& z% I. }3 b( }: l: ^! e    MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP.
   
# X& L- C7 @' D7 f  q# T8 ^
# T0 b6 w' |' L& Q: m4 |& lPMOS和NMOS条件刚好相反。

连接的时候要注意因为有开关作用，电流的方向不能顺着寄生二极管的方向，不然直接就导通了，没有了开关的作用。
! W( e# g* ~6 u9 {5 h9 ^0 C5 z4 |" Y2.2 隔离作用
5 v' ?. P9 a$ s1 b9 n7 j" A# F
- E) A) W8 p3 x& ^8 b4 V如果想实现线路上电流的单向流通，比如只让电流从A→B，阻止B→A，应该怎么做。
" T* J* z7 g: n% |1 h& w
8 Q  ]" b: I* R: x$ C方法1：加一个二极管：防反接，但是二极管有管压降，像普通二极管1N4007为0.7V，肖特基二极管1N5819是0.3V，两端电压有压差

方法2：使用一个MOS管，相当是利用了MOS管内部的寄生二极管。在笔记本主板中使用PMOS隔离管常见。
5 R4 r  K5 Q4 F8 v8 B7 T9 S2 d# @1 y
. f7 q6 \! e7 E) |4 k/ h7 i, r2.3 常用MOS管推荐
. V" L# d1 i4 B- Y) X
% A* P  G) `9 a% ^8 N    IRLR7843 TRPBF T0-252-3N沟道30V/161A贴片MOSFET
: [, P# ^. x) j- u6 E0 a    （智能车比赛老师推荐）
4 B! P) U5 x" H. q* d1 F# c8 C    IRF540
    IRF640
    IRF840
" f& u! K4 k2 z* u  J) R+ X5 @- B    SI2301
    SI2302
3 f: S' m/ }+ X8 ~    2N7002
8 e' S. X; P+ E) P* C' h! M
% V  F+ ~, x; F" T$ T. _: L0 F4 f3.MOS管的参数
9 k: K5 [% j% R8 @3.1 VDSS最大漏-源电压

. ^2 ^8 V$ ^+ K0 |! R在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。设计打个5-8折。
3.2 VGS最大栅源电压

0 ~2 y0 b9 v# I$ }/ IVGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。可以考虑用稳压二极管或者TVS（单向稳态二极管）、TS（双向稳态二极管）进行保护。
8 E5 y2 N6 e& _" m" i$ P; x3.3 ID-连续漏电流

7 S7 {; u1 h- m  G/ g, P' wID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者吏高温度下，可允许的最大连续直流电流。设计打个5-8折。
3.4 VGS(th)

VGS(th)是指加的栅源电压能使漏极开始有电流，或关断MOSFET时电流消失时的电压，测试的条件（漏极电流，漏源电压，结温）也是有规格的。正常情况下，所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此，VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数当温度上升时，MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。
3.5 RDS(on):导通电阻

RDS(on)是指在特定的漏电流（通常为D电流的一半）、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻。应该越小越好，产生的功耗也越小，减小MOS管发热，提高效率。实际也可以进行并联，降低导通电阻。VGS(on)越大，RDS(on)就越小，一般VGS(on)小于等于10-20V，视情况而定。
3.6 Ciss:输入电容
) u; e, P- h& G' U6 N$ c! p5 d
! i6 u) a! R$ o4 l; e4 `3 W将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成，或者Ciss=Cgs+Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启，放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Css对器件的开启和关断延时有着直接的影响。越小越好
3.7 Qgs,Qgd,和Qg:栅电荷栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷

既然开关的瞬间，电容上的电荷随电压的变化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。栅极电荷Qg是产生开关损耗的主要原，越小越好因。栅极电荷是MOS管门极允放电所需的能量，相同电流、电压规格的MOSFET,具有比较大的栅极电荷意味着在MOS开关过程中会损耗更多的能量。所以，为了尽可能降低MOS管的开关损耗，工程师在电源设计过程中需要选择同等规格下Qg更低的MOS管作为主功率开关管。
' O# m9 L1 ~; [9 Y$ b" m; y' T4.其他

3 A! t$ |' G7 V/ ^( I在做开关电源时要兼顾效率，考虑两个损耗：导通损耗和开关损耗，减小导通损耗选用Rds(on)更小的MOS管，减小开关损耗选用Qg更小的MOS管。
! _& K0 K. N% T9 ^% v1 r5 n

VIC56

常用于信号开关、功率开关、电平转换等用途。
MOSFET的型号多，应用面广，所以MOSFET的选型需要考虑的因素也比较多，许多工程师在选型时感觉无从下手。

STGing

选型第一步，是要确定要用P沟道MOSFET还是N沟道MOSFET，这两种类型的MOSFET驱动电压是完全不同的。