MOS管知識(shí)-MOS管參數(shù)（極限參數(shù)與靜態(tài)參數(shù)）及作用解析

本文主要分析MOS管參數(shù)，講=MOS管即金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)應(yīng)管，是電路設(shè)計(jì)中常用的功率開關(guān)器件，為壓控器件；MOS管有三個(gè)電極：

柵極G：

MOS管的控制端，全名為：GATE，在G端加入高低電平即可控制MOS管的開斷。對(duì)于NMOS管而言，要求Vgs>0時(shí)，MOS管導(dǎo)通，否則MOS管關(guān)斷；PMOS管，反之。

源極S：

全名為：Source，簡(jiǎn)稱S。對(duì)于NMOS管來說，S是流出端，對(duì)于PMOS管來說，S是流入端。

漏極D：

全名為：Drain，簡(jiǎn)稱D。對(duì)于NMOS管來說，D是流入端，對(duì)于PMOS管來說，D是流出端。

NMOS管的特性：Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適用于源極接地時(shí)的情況（低端驅(qū)動(dòng)），只要柵極電壓達(dá)到一定電壓就可以了；

PMOS管的特性：Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適用于源極接VCC時(shí)的情況（高端驅(qū)動(dòng)）。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動(dòng)，但由于導(dǎo)通電阻大，價(jià)格貴，替換種類少等原因，在高端驅(qū)動(dòng)中，通常還是使用NMOS。

作用是：加在輸入端G（柵極）電壓，來控制D（漏極）輸出端電流。

導(dǎo)通特性：作為開關(guān)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。

MOS管參數(shù)

MOS管重要參數(shù)（極限參數(shù)與靜態(tài)參數(shù)）如下詳解：

（一）極限參數(shù)

ID：最大漏源電流（最大連續(xù)電流）。是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過 ID 。此參數(shù)會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所衰減。

IDM：最大脈沖漏源電流（所能承受瞬間最大電流）。此參數(shù)會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所減額。

PD：最大耗散功率。是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于 PDSM 并留有一定余量。此參數(shù)一般會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所衰減。

BVDSS :漏源雪崩電壓.

特性：測(cè)量BVDSS就是功率MOSFET的D、S加電壓時(shí)，從原理上相當(dāng)于內(nèi)部的寄生二極管工作在反向特性區(qū)測(cè)量BVDSS就是功率MOSFET的D、S加電壓時(shí)，從原理上相當(dāng)于內(nèi)部的寄生二極管工作在反向特性區(qū)。

當(dāng)測(cè)試的IDSS值越大，所得到的BVDSS電壓值越高。因此使用不同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，實(shí)際的性能會(huì)有較大的差異，當(dāng)改用更大的測(cè)試電流的時(shí)候，所得到的名義電壓更高，也就是采用不同的測(cè)量規(guī)范。

(1)功率MOSFET數(shù)據(jù)表中漏源擊穿電壓BVDSS的定義具有條件，不同的測(cè)試條件下，得到的名義耐壓不一樣，使用的漏電流越大，測(cè)量得到的名義耐壓越高。

(2)功率MOSFET的BVDSS具有正溫度系數(shù)高，其原因在于溫度越高，載流子運(yùn)動(dòng)的平均自由程減小。溫度越高，BVDSS增加并不能表明其安全性增加，功率MOSFET的安全性最終由其溫度來決定。

VGS：最大柵源電壓：指g和s之耐壓值,一般為±20V（需查看MOS管的規(guī)定值，如果電壓高于規(guī)定值，會(huì)存在Ids電流失控?zé)龎那闆r）.是柵極相對(duì)于源極的電壓（柵極和源極之間的電壓降） ，該電壓決定了MOS管處于什么狀態(tài)？確定晶體管的工作狀態(tài)：導(dǎo)通/截止，或者弱反/強(qiáng)反/速度飽和等。

Tj：最大工作結(jié)溫。通常為150℃或175℃ ，器件設(shè)計(jì)的工作條件下須確應(yīng)避免超過這個(gè)溫度，并留有一定裕量。

TSTG ：存儲(chǔ)溫度范圍。

（二）靜態(tài)參數(shù)

V(BR)DSS：漏源擊穿電壓。（D端-S端所能承受電壓值，受制于內(nèi)藏二極管的耐壓，條件：VGS=0，ID=250uA時(shí)，與溫度成正比）。是指柵源電壓 VGS 為 0 時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù),加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于 V(BR)DSS 。它具有正溫度特性，故應(yīng)以此參數(shù)在低溫條件下的值作為安全考慮。△ V(BR)DSS/ △ Tj ：漏源擊穿電壓的溫度系數(shù),一般為0.1V/ ℃。

RDS(on) ：在特定的 VGS (一般為 10V,4.5V,2.5V )、結(jié)溫及漏極電流的條件下，MOSFET 導(dǎo)通時(shí)漏源間的最大阻抗。（量測(cè)方法：GS給電壓，DS端給電流ID，量測(cè)VDS與ID，通過歐姆定律算出電阻：內(nèi)阻）。它是一個(gè)非常重要的參數(shù)，決定了 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)的DC消耗功率。此參數(shù)一般會(huì)隨結(jié)溫度的上升而有所增大。故應(yīng)以此參數(shù)在最高工作結(jié)溫條件下的值作為損耗及壓降計(jì)算。

VGS(th) ：開啟電壓(閥值電壓)。柵極閾值電壓是為使MOSFET導(dǎo)通，柵極與源極間必需的電壓。也就是說，VGS如果是閾值以上的電壓，則MOSFET導(dǎo)通。當(dāng)外加?xùn)艠O控制電壓VGS超過VGS(th)時(shí)，漏區(qū)和源區(qū)的表面反型層形成了連接的溝道。應(yīng)用中，常將漏極短接條件下ID等于1毫安時(shí)的柵極電壓稱為開啟電壓。此參數(shù)一般會(huì)隨著溫度的上升而有所降低。

溫度特性可以看出VGS(th)隨著溫度的升高有下降趨勢(shì)。這表明當(dāng)溫度上升時(shí)，VGS(th)變低，就是更低的VGS流過更多的ID。當(dāng)然，也就是說，這與ID-VGS的溫度特性一致。另外，VGS(th)可用于推算Tj。VGS(th)的溫度特性中有直線性，因此可除以系數(shù)，根據(jù)VGS(th)的變化量計(jì)算溫度上升。

VFSD：內(nèi)嵌二極管的正向?qū)▔航担琕FSD=VS-VD。（測(cè)量方法：1.VGS=0V時(shí)，量測(cè)壓降；2.G腳Open時(shí)，量測(cè)壓降；）。

IDSS：指飽和漏源電流.是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,柵極電壓VGS=0時(shí)的漏源電流，DS漏電流。（定義：當(dāng)柵、源極之間的電壓等于零，而漏、源極之間的電壓大于夾斷電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的漏極電流。）

方法：柵極電壓 VGS=0 、 VDS 為一定值時(shí)的漏源電流。一般在納安級(jí)。

IGSS：指柵漏電（GS漏電流），測(cè)量的時(shí)候通常其他電極都是接地的，只在柵上加一個(gè)特定的電壓，這個(gè)值越小越好，越小代表柵氧的質(zhì)量越好。由于 MOSFET 輸入阻抗很大，IGSS 一般在納安級(jí)。

MOS管的作用

1.可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。

2.很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。

3.可以用作可變電阻。

4.可以方便地用作恒流源。

5.可以用作電子開關(guān)。

6.在電路設(shè)計(jì)上的靈活性大。柵偏壓可正可負(fù)可零，三極管只能在正向偏置下工作，電子管只能在負(fù)偏壓下工作。另外輸入阻抗高，可以減輕信號(hào)源負(fù)載，易于跟前級(jí)匹配。

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