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
5 o3 ^. ~: e% Q7 v8 s% K1 \( I
* ^: b# ]& m; e: f+ \
% q6 e9 ^3 N$ Q: K- z+ M
; U2 O; T9 G, F2 Z+ M3 K# ]G：栅极，中间极
S：源极，两根线交叉在一起
' J5 F, ^. t2 x) _+ c0 O7 GD：漏极，剩下的一级，单独引线
$ W. ~1 ^/ @2 R! n. }# S1.2 怎么判断MOS管是NMOS还是PMOS
" \3 x. K4 i& O7 p. s

: `3 \+ a$ ?5 N' U6 X& P+ o. INMOS：箭头指向G
PMOS：箭头远离G
/ \8 F. f- s9 N1.3 MOS管寄生二极管方向如何判定
0 x* A7 }1 R" {9 P9 f  O8 u* ]
寄生二极管又称为体二极管。在S和D之间。
1 x6 m2 {; W  C/ Z8 n4 I9 J  D+ x% S

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。

! U4 }& c2 j- z( O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。
8 @7 w4 ]! j) O9 [: |$ I9 C2.MOS管的作用
( u5 z: ~/ K# W$ U1 V+ q
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

6 \" q. q2 ^2 O1 t4 k: N1 ^

2.1.2 电压通断
# `. C) M# u  w) A, X5 g( O

( S3 J( u! l0 X. H6 ]2 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% Q( U/ a' g
如果VG=1，那么右边输出Vo=1.5V，
如果VG=0，那么右边输出Vo=0V。
2.1.3 buck电路
! M5 y3 e! q4 ]. V, Y

后续章节笔记会再介绍。
9 E2 u; r* E4 Q2 r( q2.1.4 做开关时MOS管在电路中的连接方法
6 M# w0 {2 j$ Y6 ]
5 I. `# Z+ b% E5 _, i  k' {4 ~+ Y确定问题：
哪一个极接输入端？
. u9 ]; s' Y( C* w( r( m- E4 R哪一个极接输出端？
) V: U" y; l. a; ?5 Y5 H% cMOS管导通控制电平是高电平还是低电平？
( S. u- V; ~8 Z, Y; j0 lMOS管截止控制电平是高电平还是低电平？
9 a7 q6 E# B% N& Y$ v; H
输入和输出端的确定：

3 o# T+ b. f# D5 P6 p% d3 R1 D/ s
8 e+ z& m6 n. x; R8 P
最重要的看寄生二极管的方向！
/ A& z0 j2 B% y; h( e
控制极栅极电压的确定：
( S' `: i& W& O, `. Y* G不管是NMOS还是PMOS，都是用G极电压和S极电压作比较。
* T' a$ ]: A- B+ c& k0 k
1 u- H- Z  |9 Z$ H; a* YNMOS：UG>US导通，简单认为UG=US截止
PMOS：UG<US导通，简单认为UG=US截止

UG比US大多少饱和导通呢？
# m- i2 ^$ t, \, |9 s% Z
2 u0 g8 [2 W* }6 L6 |2 E5 D0 u不同的MOS管压差不同：
3 f( \& B, X: a! c; }
' x) C, X) D: L在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：
- g) G+ b* m" O, i# a
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：

! v& D& R! P. L5 \6 h" s0 W% V    2N7002,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FDV301N。
   
. P# n+ @% e2 K5 M" `; j" `- M6 @8 h, K
" j8 s8 `3 @6 L( N' \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：

    AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,MDV1660,
    AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456D1
    MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP.
1 ]) O# A; h2 Q# M! N   

* W! e# T) V- s! Q7 K% pPMOS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。
2.2 隔离作用
* z! `3 R5 w  w3 M: K+ J
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。

, k/ P- R3 `" ^+ _% W+ p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
( S5 H; }; ~9 W( s5 v! 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。
9 a2 L- e# k# o) }0 O2 Y( a
. X" z, h8 O3 j, q2.3 常用MOS管推荐
1 y- P5 s+ O+ G* `
    IRLR7843 TRPBF T0-252-3N沟道30V/161A贴片MOSFET
    （智能车比赛老师推荐）
    IRF540
    IRF640
    IRF840
    SI2301
    SI2302
    2N7002
# V; j: {4 N* A4 z0 A+ E
3.MOS管的参数
0 z: I% E4 @2 c( F, s9 k5 k3.1 VDSS最大漏-源电压
9 f3 o. @3 v5 G$ \
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
* R. e+ [+ X& ~- T
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。
3.3 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 A1 N, B8 f" [! ]* y3.4 VGS(th)

  b: l/ i, m6 Z) c( m' e6 D6 wVGS(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。
8 g8 M' c/ ]  Y# G+ R$ p& U3.5 RDS(on):导通电阻

2 G# h& W3 S% `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。
7 l& Q. g' O+ U$ m0 V2 T3.6 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
7 P1 @6 u8 E. U7 A3 Y3.7 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
, B0 f2 Y4 f& Y# r8 d' j7 H
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。
4.其他

0 z, x' J. z' X9 H- v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。
; V' _" {# `, i/ W
( O# ]/ i0 n3 I; s

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。