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


- {7 D( k* a5 _- C$ X9 X" L6 g% T: o4 W
G：栅极，中间极
+ R) X% d% l1 KS：源极，两根线交叉在一起
9 m1 P6 a" a/ E! c# A* T8 QD：漏极，剩下的一级，单独引线
4 y# _! f5 C' U) f! ~6 s) Y9 K1.2 怎么判断MOS管是NMOS还是PMOS

" C3 a# G; B# e, [. s* Q
1 I: z" a! s. U+ {( Z- U& SNMOS：箭头指向G
PMOS：箭头远离G
1.3 MOS管寄生二极管方向如何判定
5 Z$ q. R  }% s- w6 h
1 p" {: A; B: }* n* L7 z  V寄生二极管又称为体二极管。在S和D之间。
9 O! E- V/ J4 {; \8 ~

/ H" Y. [3 k! }( W! I( {* X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。

. E' I* h/ t- ]) h* V2 e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。
: c% s- P/ J$ p# t5 Z" W5 q5 I2.MOS管的作用

MOS管主要由两个作用：开关、隔离、可调电阻。
6 o- U+ \3 n; W! r9 g, d) n2.1 开关作用
2.1.1 高低电平切换

( V& }( }- h, u- c
& j5 R; J; O4 Y) R( |7 Y: f1 i; u
/ o( F8 F9 x, e  E& m2.1.2 电压通断

+ [+ u' J4 y4 X, T" w
; h$ c  ^* p, u0 E, r7 u8 P, B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：
/ M" o7 T4 _7 W: M
% @* D9 E! i% c; H/ b如果VG=1，那么右边输出Vo=1.5V，
- Z1 U) _9 v$ v! V9 m! q如果VG=0，那么右边输出Vo=0V。
0 y. }7 d. p" J4 {, E3 s2.1.3 buck电路


+ Q7 z- y3 I' [5 @% O' P后续章节笔记会再介绍。
2.1.4 做开关时MOS管在电路中的连接方法
4 P& e) x' n2 x% {- r- p
确定问题：
哪一个极接输入端？
9 c" c  l2 W" y0 f& N3 z* [哪一个极接输出端？
% V8 E3 z8 W2 C' L  O9 S! YMOS管导通控制电平是高电平还是低电平？
/ n" j: u' U9 B4 V3 ~MOS管截止控制电平是高电平还是低电平？
9 i! {5 v0 Q  S$ Y
: v: D$ T* q4 u" T# G输入和输出端的确定：

& ?0 D3 v3 c/ N& t( k9 X5 T

最重要的看寄生二极管的方向！
* ~2 h2 Q: N! B, S8 P
& C9 R" [0 f. d. x控制极栅极电压的确定：
/ N3 f" ]$ L% s. M, h3 Y- _不管是NMOS还是PMOS，都是用G极电压和S极电压作比较。

) ?- x7 c  I. \4 h7 m* s) RNMOS：UG>US导通，简单认为UG=US截止
  X4 I% u# t  o/ m3 `1 IPMOS：UG<US导通，简单认为UG=US截止
' [# m# N+ O7 {& N$ E& H
UG比US大多少饱和导通呢？

不同的MOS管压差不同：
$ J, u) }. Y3 T& [. K  Y9 u5 p! K
# |; C  h! b, D  n在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：
, {7 p2 ?! `5 e3 V; p  b# R
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：
1 u. u; k+ F- Q9 e
    2N7002,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FDV301N。
) z; @$ ]5 P! n5 D1 j   

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：
/ v7 d0 `" M" V' Z3 Q
( C' Y5 m- [0 K+ ?    AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,MDV1660,
    AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456D1
: q$ M! d: Q! ^% W' O    MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP.
' z# l# [# J* U3 z8 k  S   
& F6 o8 Y7 B$ v( @; A
' _8 L8 |& U% W4 l3 M* y/ G+ ePMOS和NMOS条件刚好相反。
5 Q2 i; M" Q5 ^1 G
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。
3 l5 v5 F5 y  {* |2.2 隔离作用

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。

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

) T* s: e9 a  b" J0 U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。

2.3 常用MOS管推荐
; }' |* U5 _% r5 z% A
    IRLR7843 TRPBF T0-252-3N沟道30V/161A贴片MOSFET
- c7 H) t8 I- h- h$ m( s* E    （智能车比赛老师推荐）
    IRF540
    IRF640
1 C0 s  b3 M$ Y' U0 |7 A- R    IRF840
    SI2301
8 q+ g5 E" v9 ~0 V! `5 o* d2 c    SI2302
    2N7002
0 a+ [6 I. _! `8 ~. H1 w: }
) e: H% q' F' b$ r) G4 U7 g3.MOS管的参数
( P1 Q! X" G* s  I3.1 VDSS最大漏-源电压

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。
% z0 k' s* O% j3.2 VGS最大栅源电压

# b8 l: [1 Y" z6 h8 _VGS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。
$ K8 z9 M% s$ n0 K3.3 ID-连续漏电流

ID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)
& J# W' r5 ?8 T' y  y9 Z+ f
' }4 d( d$ O0 k8 |8 E% O. D& g0 uVGS(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
: B6 a& c4 B4 q8 w
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。
! U: E5 k7 ]* ]3.6 Ciss:输入电容

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
7 K( k3 y" w6 f# ?+ h/ z
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。
2 N* E& l; K1 q& _2 _4.其他

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。
# L0 t7 A9 ]  T3 l* q  M/ _: F: H
6 a2 r+ R$ |; o

VIC56

常用于信号开关、功率开关、电平转换等用途。
# s& U- r! m, V5 ]7 m( wMOSFET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。