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



% M2 B& R6 Y5 Q1 M/ jG：栅极，中间极
S：源极，两根线交叉在一起
& n  h* v- t& Q8 B5 qD：漏极，剩下的一级，单独引线
: r- q% L/ |7 v3 b6 ~# u1.2 怎么判断MOS管是NMOS还是PMOS

( V4 C) B. B. p0 \6 S
NMOS：箭头指向G
5 T5 t6 O+ \. c( A+ _PMOS：箭头远离G
1.3 MOS管寄生二极管方向如何判定

7 G2 j( n" i, w# H( N& H) z寄生二极管又称为体二极管。在S和D之间。

/ V) N8 Y9 K3 y8 I
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。

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。
2.MOS管的作用
3 F, f6 |7 c; j+ ]! }# o- d5 I
MOS管主要由两个作用：开关、隔离、可调电阻。
2.1 开关作用
3 ?5 n% m! }- p/ h2.1.1 高低电平切换



% `7 x! Y8 R7 t3 v1 b9 ]1 o/ C8 E( E! @! r2.1.2 电压通断


# {: n+ K" i! Q* Z" K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：
1 V- s6 O$ B$ ^! K! F9 t
( ~- p9 u$ i- A! y" [; u如果VG=1，那么右边输出Vo=1.5V，
, \7 T3 ], `) f$ e如果VG=0，那么右边输出Vo=0V。
2.1.3 buck电路
! u: `( L. q& n# M( E
3 I9 G& ]4 J; F5 W
4 L9 i' E. c/ Y4 A8 A2 ]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

确定问题：
哪一个极接输入端？
哪一个极接输出端？
; \4 W, Q" H: W2 ^& J- P7 v: x7 YMOS管导通控制电平是高电平还是低电平？
8 a. C  ?) ~4 SMOS管截止控制电平是高电平还是低电平？
) L1 E$ y" V' S- b' C
. ~7 [* U' P1 o% K! ^输入和输出端的确定：
4 R% H1 B# p+ A2 H+ K

# N: S9 x+ _3 S6 H) y3 c7 g
( ]" g( K, V& U* X: [0 @最重要的看寄生二极管的方向！

/ s; `) O  l, d4 U# Y6 h0 m/ \控制极栅极电压的确定：
4 S) u, g0 t$ B* f6 c7 [不管是NMOS还是PMOS，都是用G极电压和S极电压作比较。
/ a0 u. e) V) k% N0 ^
: @# G: P( W6 x( M- j) INMOS：UG>US导通，简单认为UG=US截止
+ L9 L: @0 M7 I1 ~6 @; X- _PMOS：UG<US导通，简单认为UG=US截止
; h2 c( R/ k* b3 a% b  v+ h
UG比US大多少饱和导通呢？

不同的MOS管压差不同：
1 W* C  M  F. v( j- f& W
. `, S3 D6 C/ D, ?- y在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：

& S! j1 T! ]9 B) T/ w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。
: C2 |3 U0 n4 ~- H3 V   

6 q& O& J# @$ C. h. x, [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：
  B9 k6 J4 N2 A" _
    AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,MDV1660,
2 o: v" \0 g0 w/ t* o% a4 \    AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456D1
: z3 Z5 J% t& b. K4 X; l% ]    MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP.
   
; [7 o8 V! [; S; [9 N
PMOS和NMOS条件刚好相反。
5 X0 o! u7 S9 ]- a1 ]
4 z, y9 z! ]; }3 c' [3 o! 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。
$ m5 _8 k: z) u9 z7 a  D1 z2.2 隔离作用
3 @; H* M% p( f; l' e
3 _" u) W4 v6 a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。

/ p" ?0 @5 r4 o! b! d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
) X& W$ i5 x) |- K3 i) B
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。
& f$ x' Y9 S  ~' v
2.3 常用MOS管推荐

2 g$ [! D- U3 N( ~& G! ?4 ^2 z& m    IRLR7843 TRPBF T0-252-3N沟道30V/161A贴片MOSFET
! i3 v$ [: w- ?& E1 Z( b9 s! t5 }    （智能车比赛老师推荐）
5 z2 q4 D% o0 E2 ?* B    IRF540
# m2 D4 s. c1 h    IRF640
' \$ ]$ c. t+ i- p" m    IRF840
    SI2301
) q" \# |# [9 p# R4 l2 P; V    SI2302
+ H. b2 [+ ?. d    2N7002
' ]: W( ~! m+ p9 h
3.MOS管的参数
3.1 VDSS最大漏-源电压

1 |; v6 y7 M, y* s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。
' B$ F8 O; S9 d3 P) L. V3.2 VGS最大栅源电压
1 g4 X9 I2 z  V6 q, e
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
& N" i! T% r5 x/ p4 ]* a
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)
* T" e/ B, p* v* Z2 W& J8 x4 K- l6 D
8 a! e  {! M* y2 MVGS(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

, X9 {' A; q1 G$ U$ l* {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
! t# V. \7 U( e& {1 h8 X
* Z6 i  L3 x% S- P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
6 _  I; l6 ~0 M9 A: l  z
* S5 P# l6 `5 W5 Z. }; x* H  s9 g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

9 p5 L$ l8 W) `, F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。

$ b4 C6 ?# r% U) w/ {* |6 m

VIC56

常用于信号开关、功率开关、电平转换等用途。
" d6 \9 j5 @( t7 L6 B( ~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。