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MOSFET管在數(shù)字電路上的應(yīng)用及優(yōu)勢

            MOSFET在數(shù)字電路上應(yīng)用一大優(yōu)勢是對直流(DC)信號而言,MOSFET的柵極端阻抗為無限大(等效于開路),也就是理論上不會有電流從MOSFET的柵極端流向電路里的接地點,而是完全由電壓控制柵極的形式。這讓MOSFET和他們最主要的競爭對手BJT相較之下更為省電,而且也更易于驅(qū)動。

            在CMOS邏輯電路里,除了負責(zé)驅(qū)動芯片外負載(off-chip load)的驅(qū)動器(driver)外,每一級的邏輯門都只要面對同樣是MOSFET的柵極,如此一來較不需考慮邏輯門本身的驅(qū)動力。相較之下,BJT的邏輯電路(例如最常見的TTL)就沒有這些優(yōu)勢。MOSFET的柵極輸入電阻無限大對于電路設(shè)計工程師而言亦有其他優(yōu)點,例如較不需考慮邏輯門輸出端的負載效應(yīng)。

下面是MOS管的結(jié)構(gòu)圖

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上圖是芯派的選型表希望對大家選MOS管有所幫助,歡迎大家討論討論MOSFET管的特性及在數(shù)字電路上的應(yīng)用。

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shumu
LV.1
2
2015-06-06 12:29
跟雙極性晶體管相比,一般認為使MOS管導(dǎo)通不需要電流,只要GS電壓高于一定的值,就可以了。這個很容易做到,但是,我們有的時候還需要速度。
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ccb2865
LV.1
3
2015-06-06 12:32
@shumu
跟雙極性晶體管相比,一般認為使MOS管導(dǎo)通不需要電流,只要GS電壓高于一定的值,就可以了。這個很容易做到,但是,我們有的時候還需要速度。

我這邊有個圖雙極型和場效應(yīng)管的比較,可能更直觀點。

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whitegap
LV.1
4
2015-06-06 12:37
談到芯片,大家都會提到驅(qū)動能力,什么叫驅(qū)動能力,很多PWM芯片,或者專門的驅(qū)動芯片都會說驅(qū)動能力,比如384X的驅(qū)動能力為1A,其含義是什么呢?
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hulala362
LV.1
5
2015-06-06 12:39
mos管主要應(yīng)用在哪些產(chǎn)品上面呢?
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sbear2222
LV.2
6
2015-06-06 12:42
@hulala362
mos管主要應(yīng)用在哪些產(chǎn)品上面呢?
很多地方都有用到,例如在電動車控制器、控制器、開關(guān)電源、風(fēng)扇、整流器等等,而且MOS管型號也很多。
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sbear2222
LV.2
7
2015-06-06 12:43
@whitegap
談到芯片,大家都會提到驅(qū)動能力,什么叫驅(qū)動能力,很多PWM芯片,或者專門的驅(qū)動芯片都會說驅(qū)動能力,比如384X的驅(qū)動能力為1A,其含義是什么呢?
假如驅(qū)動是個理想脈沖源,那么其驅(qū)動能力就是無窮大,想提供多大電流就給多大。但實際中,驅(qū)動是有內(nèi)阻的,假設(shè)其內(nèi)阻為10歐姆,在10V電壓下,最多能提供的峰值電流就是1A,通常也認為其驅(qū)動能力為1A
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sbear2222
LV.2
8
2015-06-06 12:44
@ccb2865
我這邊有個圖雙極型和場效應(yīng)管的比較,可能更直觀點。[圖片]
這個圖表確實很直觀,一下就能看出雙極性晶體管跟mos管的主要差異了。
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whitegap
LV.1
9
2015-06-06 12:46
@sbear2222
假如驅(qū)動是個理想脈沖源,那么其驅(qū)動能力就是無窮大,想提供多大電流就給多大。但實際中,驅(qū)動是有內(nèi)阻的,假設(shè)其內(nèi)阻為10歐姆,在10V電壓下,最多能提供的峰值電流就是1A,通常也認為其驅(qū)動能力為1A
那什么叫驅(qū)動電阻呢,驅(qū)動電阻的作用是什么,不加有沒有什么關(guān)系?
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sbear2222
LV.2
10
2015-06-06 12:48
@whitegap
那什么叫驅(qū)動電阻呢,驅(qū)動電阻的作用是什么,不加有沒有什么關(guān)系?

MOS管的G極之間,會串一個電阻,就如下圖的R3,驅(qū)動電阻的作用,如果你的驅(qū)動走線很長,驅(qū)動電阻可以對走線電感和MOS管結(jié)電容引起的震蕩起阻尼作用

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shumu
LV.1
11
2015-06-06 12:51
@ccb2865
我這邊有個圖雙極型和場效應(yīng)管的比較,可能更直觀點。[圖片]
在一些低壓的應(yīng)用場合,例如當(dāng)使用5V電源,這時候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu),由于三極管的be有0.7V左右的壓降,導(dǎo)致實際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時候,我們選用標(biāo)稱gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風(fēng)險。
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whitegap
LV.1
12
2015-06-06 12:52
@sbear2222
MOS管的G極之間,會串一個電阻,就如下圖的R3,驅(qū)動電阻的作用,如果你的驅(qū)動走線很長,驅(qū)動電阻可以對走線電感和MOS管結(jié)電容引起的震蕩起阻尼作用[圖片]
那么驅(qū)動的快慢對MOS管的開關(guān)有什么影響呢?
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sbear2222
LV.2
13
2015-06-06 12:54
@whitegap
那么驅(qū)動的快慢對MOS管的開關(guān)有什么影響呢?
驅(qū)動電阻增加可以降低MOS管開關(guān)的時候得電壓電流的變化率。比較慢的開關(guān)速度,對EMI有好處。
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sbear2222
LV.2
14
2015-06-06 12:56

給大家提供一個用于PMOS的驅(qū)動電路

Vl和Vh分別是低端和高端的電源,兩個電壓可以是相同的,但是Vl不應(yīng)該超過Vh。

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sbear2222
LV.2
15
2015-06-06 13:01

在給大家提供一個用于NMOS的驅(qū)動電路

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k8k8
LV.1
16
2015-06-06 13:05
@sbear2222
給大家提供一個用于PMOS的驅(qū)動電路Vl和Vh分別是低端和高端的電源,兩個電壓可以是相同的,但是Vl不應(yīng)該超過Vh。[圖片]
Q3和Q4是用來做什么的?看不是很明白。
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k8k8
LV.1
17
2015-06-06 13:08
@sbear2222
給大家提供一個用于PMOS的驅(qū)動電路Vl和Vh分別是低端和高端的電源,兩個電壓可以是相同的,但是Vl不應(yīng)該超過Vh。[圖片]
這個電路的PWM信號能實現(xiàn)反相嗎?
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sbear2222
LV.2
18
2015-06-06 13:08
@k8k8
Q3和Q4是用來做什么的?看不是很明白。
Q3和Q4用來提供驅(qū)動電流,由于導(dǎo)通的時候,Q3和Q4相對Vh和GND最低都只有一個Vce的壓降,這個壓降通常只有0.3V左右,大大低于0.7V的Vce。
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sbear2222
LV.2
19
2015-06-06 13:09
@k8k8
這個電路的PWM信號能實現(xiàn)反相嗎?
NMOS并不需要這個特性,可以通過前置一個反相器來解決
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dabar5225
LV.1
20
2015-06-06 13:14
挺不錯的應(yīng)用電路圖,就是有的不太明白其原理。
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kexiren
LV.1
21
2015-06-06 13:21

請問下圖中的MOS管會經(jīng)常壞掉?

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shumu
LV.1
22
2015-06-06 13:23
@kexiren
請問下圖中的MOS管會經(jīng)常壞掉?[圖片]
會不會是由于驅(qū)動電流不足,驅(qū)動大功率MOS管時(由于其柵極電容的存在), 無法快速對其柵極電容充電,引起柵極電壓上升緩慢,切換功耗大大增大,引起燒MOS管?
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dabar5225
LV.1
23
2015-06-06 13:25
@shumu
會不會是由于驅(qū)動電流不足,驅(qū)動大功率MOS管時(由于其柵極電容的存在),無法快速對其柵極電容充電,引起柵極電壓上升緩慢,切換功耗大大增大,引起燒MOS管?
D41在電路圖中有什么用?
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hulala362
LV.1
24
2015-06-06 13:26
@dabar5225
D41在電路圖中有什么用?
一般MOS管的柵極極限電壓為15-16V, 此穩(wěn)壓管起保護MOS管作用。
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2015-06-07 21:06
@shumu
在一些低壓的應(yīng)用場合,例如當(dāng)使用5V電源,這時候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu),由于三極管的be有0.7V左右的壓降,導(dǎo)致實際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時候,我們選用標(biāo)稱gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風(fēng)險。
在只允許從信號源取較少電流的情況下,應(yīng)選用場效應(yīng)管。而在信號源電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應(yīng)用三極管。
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2015-06-07 21:07
@sbear2222
MOS管的G極之間,會串一個電阻,就如下圖的R3,驅(qū)動電阻的作用,如果你的驅(qū)動走線很長,驅(qū)動電阻可以對走線電感和MOS管結(jié)電容引起的震蕩起阻尼作用[圖片]
場效應(yīng)管是電壓控制電流器件,由vGS控制iD,其放大系數(shù)gm一般較小,場效應(yīng)管的放大能力較差;三極管是電流控制電流器件,由iB(或iE)控制iC。
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2015-06-07 21:08
@dabar5225
挺不錯的應(yīng)用電路圖,就是有的不太明白其原理。
場效應(yīng)管柵極幾乎不取電流.三極管工作時基極總要吸取一定的電流。
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2015-06-07 21:20
@kexiren
請問下圖中的MOS管會經(jīng)常壞掉?[圖片]

場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負

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dahaizi1212
LV.6
29
2015-06-08 13:10
@ccb2865
我這邊有個圖雙極型和場效應(yīng)管的比較,可能更直觀點。[圖片]
場效應(yīng)管是利用柵極電場的作用來工作的;是一種載流子—多數(shù)載流子工作的器件;
雙極型管是利用pn結(jié)注入載流子來工作的。
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dahaizi1212
LV.6
30
2015-06-08 13:12
@k8k8
這個電路的PWM信號能實現(xiàn)反相嗎?
你是需要反相PWM嗎?可以用三極管,基極跟集電極是反相的。
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dahaizi1212
LV.6
31
2015-06-08 13:14
@萬法歸宗
場效應(yīng)管柵極幾乎不取電流.三極管工作時基極總要吸取一定的電流。
那是因為場效應(yīng)管是電壓型控制器件,三極管電流型控制器件。
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