电子器件-MOS管参数和选型

tick_tock

1.MOS管基础知识
1.1 怎么判断MOS管的三个极

) j# S$ q4 B6 N: `+ L4 s

% ^. @( I# p$ J3 \/ z( kG：栅极，中间极
  K6 X* V* Z4 sS：源极，两根线交叉在一起
: }" z' Q3 e. ?: V( r9 a. L/ OD：漏极，剩下的一级，单独引线
6 N6 B$ G6 h3 I2 d7 z: K1.2 怎么判断MOS管是NMOS还是PMOS
3 ^; @3 [4 k9 k4 T  g' U7 ?

/ \+ x+ \/ O% {) BNMOS：箭头指向G
6 k2 X) f' {6 r# d. `PMOS：箭头远离G
1 R: F) x; G! ]# m1.3 MOS管寄生二极管方向如何判定

寄生二极管又称为体二极管。在S和D之间。

9 b7 ^+ p- W/ D2 `% c6 i0 [
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
. T+ t+ }/ P9 r7 D2 L+ n, Y' W
8 W6 D; u' |( z( V9 b# k8 wMOS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
8 S' B+ |' ?. ^6 `4 E
9 u0 v; z' t6 ~/ H6 U: b' V
  p8 l0 @9 L# R. D: z# k" M7 x
: U+ ^+ n' w0 @. t: d5 E1 t2.1.2 电压通断

" W: u2 P& ]7 J$ T* a6 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：

' V1 c# D/ o* U/ _8 Q$ N# X/ v如果VG=1，那么右边输出Vo=1.5V，
$ p$ J" R! W/ r8 R- ^如果VG=0，那么右边输出Vo=0V。
8 q( L# v5 m% t: U  [2.1.3 buck电路


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？
MOS管导通控制电平是高电平还是低电平？
+ i/ N1 Z, U% @/ |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：


0 l8 Q; j* v/ P' S& S
* j) W8 k6 m4 w& U1 M最重要的看寄生二极管的方向！

/ P- P1 d) ], P0 {( w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。
# K4 T( T" l8 ~. r
NMOS：UG>US导通，简单认为UG=US截止
# a. H$ ]" ]5 V9 ^; s4 QPMOS：UG<US导通，简单认为UG=US截止

UG比US大多少饱和导通呢？

. a+ t$ H5 t7 }" t3 |8 F不同的MOS管压差不同：

8 |( r3 _  `/ ?0 M) m在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：
$ N- s! o3 U3 G0 e+ S* E
+ z) d' z7 B, G# l6 K9 I' B: e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。
! [% }- X+ k2 S   

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：

9 n* I3 D1 m; L9 F8 Z    AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,MDV1660,
& y, p! N$ M, T8 v- a    AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456D1
9 ]# v9 P& t" T' Q. j  S    MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP.
" ?0 S: r) \& t# N  ?% W8 Q   
% n6 c4 d! U) Y% v( O7 e& X
PMOS和NMOS条件刚好相反。
6 L% d- }0 ~; \. k/ P; O
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。
; _- q1 _! @# n: r2.2 隔离作用

' m! Q5 ?* {7 l1 _; {- l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。
  _* o8 S& G4 A1 f, H
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。
) Z" O0 p: s% `' w2 }, `
2.3 常用MOS管推荐
$ E, u5 U) J0 v9 q: W0 |
% C1 x5 r9 }$ a. T3 g8 [    IRLR7843 TRPBF T0-252-3N沟道30V/161A贴片MOSFET
    （智能车比赛老师推荐）
    IRF540
; y' j! W) \1 `& }. D& M0 D# x    IRF640
    IRF840
% S" V' I0 Z! ?& r* p" i& A. f2 L. [  k    SI2301
    SI2302
4 C) _+ c1 p4 s% ]; d6 {$ P    2N7002
, ]1 [9 ]5 P9 T3 h- ]0 C
. {$ T; w- |, f8 V3.MOS管的参数
  h  e8 _. p4 e9 \$ I% _3.1 VDSS最大漏-源电压

" c7 X! g  k9 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。
7 u  w$ v/ k$ p7 q2 d( Z0 W3.2 VGS最大栅源电压
# J  ~% K. C' P* @# \
$ ?) B$ a( e0 R+ L; g* wVGS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
7 P( `: w5 r8 _  {0 z
0 N4 @! ^5 b* @! mID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。
5 |5 T" ?7 {' n& N1 ?( j, x" T# `( y. v3.4 VGS(th)
4 b0 Z' a( A5 V% I
. k4 b: M+ D; iVGS(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 Z7 N5 u) k0 T# H+ G: X9 @3.5 RDS(on):导通电阻
9 y# E) d3 X( X
$ z; R2 X* q7 y/ ]7 X! KRDS(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。
9 j& B& J! s7 O1 ?8 t: ^) p9 W3.6 Ciss:输入电容

  H2 L( l; J+ b/ ~8 [# E5 h* q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

) r4 |' \2 P  N; v) X4 U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。
6 n! O' G" _  O+ F. O( y$ H, Q4.其他
3 m: N6 R( ?- W- W
4 B* i4 ~! L. |4 O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% B; b0 t# d  Q7 P

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。