在單個MOS管器件中有,在集成電路光刻中沒有,這個二極管在大電流驅(qū)動中和感性負(fù)載時可以起到反向保護(hù)和續(xù)流的作用,一般正向?qū)▔航翟谧笥摇R驗(yàn)檫@個二極管的存在,MOS器件在電路中不能簡單地看到一個開關(guān)的作用,比如充電電路中,充電完成,移除電源后,電池會反向向外部供電,這個通常是我們不愿意看到的結(jié)果。一般解決的方法是在后面增加一個二極管來防止反向供電,這樣雖然可以做到,但是二極管的特性決定必須有的正向壓降,在大電流的情況下發(fā)熱嚴(yán)重,同時造成能源的浪費(fèi),使整機(jī)能效低下。還有一個方法是再增加一個背靠背的MOS管,利用MOS管低導(dǎo)通電阻來達(dá)到節(jié)能的目的,這一特性另一個常見的應(yīng)用為低壓同步整流。注意事項(xiàng)MOS管導(dǎo)通后的無方向性,MOS在加壓導(dǎo)通后,就類似于一根導(dǎo)線,只具有電阻特性,無導(dǎo)通壓降,通常飽和導(dǎo)通電阻為幾到幾十毫歐,且無方向性,允許直流和交流電通過。使用MOS管的注意事項(xiàng)1、為了安全使用MOS管,在線路的設(shè)計中不能超過管的耗散功率,大漏源電壓、大柵源電壓和大電流等參數(shù)的極限值。2、各類型MOS管在使用時,都要嚴(yán)格按要求的偏置接入電路中,要遵守MOS管偏置的極性。如結(jié)型MOS管柵源漏之間是PN結(jié),N溝道管柵極不能加正偏壓。MOS管是壓控器件,作為開關(guān)時,NMOS只要滿足Vgs>Vgs(th)即可導(dǎo)通,PMOS只要滿足Vgs。浙江MOS管報價
所剩的思路就是如何將阻斷高電壓的低摻雜、高電阻率區(qū)域和導(dǎo)電通道的高摻雜、低電阻率分開解決。如除導(dǎo)通時低摻雜的高耐壓外延層對導(dǎo)通電阻只能起增大作用外并無其他用途。這樣,是否可以將導(dǎo)電通道以高摻雜較低電阻率實(shí)現(xiàn),而在MOS管關(guān)斷時,設(shè)法使這個通道以某種方式夾斷,使整個器件耐壓取決于低摻雜的N-外延層。基于這種思想,1988年INFINEON推出內(nèi)建橫向電場耐壓為600V的COOLMOS管,使這一想法得以實(shí)現(xiàn)。內(nèi)建橫向電場的高壓MOS管的剖面結(jié)構(gòu)及高阻斷電壓低導(dǎo)通電阻的示意圖如圖所示。與常規(guī)MOS管結(jié)構(gòu)不同,內(nèi)建橫向電場的MOS管嵌入垂直P區(qū)將垂直導(dǎo)電區(qū)域的N區(qū)夾在中間,使MOS管關(guān)斷時,垂直的P與N之間建立橫向電場,并且垂直導(dǎo)電區(qū)域的N摻雜濃度高于其外延區(qū)N-的摻雜濃度。當(dāng)VGS<VTH時,由于被電場反型而產(chǎn)生的N型導(dǎo)電溝道不能形成,并且D,S間加正電壓,使MOS管內(nèi)部PN結(jié)反偏形成耗盡層,并將垂直導(dǎo)電的N區(qū)耗盡。這個耗盡層具有縱向高阻斷電壓,如圖(b)所示,這時器件的耐壓取決于P與N-的耐壓。因此N-的低摻雜、高電阻率是必需的。MOS管導(dǎo)通過程導(dǎo)通時序可分為to~t1、t1~t2、t2~t3、t3~t4四個時間段,這四個時間段有不同的等效電路。:CGS1開始充電。海南好的MOS管報價mos管在電路中一般用作電子開關(guān)。
器件的結(jié)溫等于大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結(jié)溫=大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據(jù)這個式子可解出系統(tǒng)的大功率耗散,即按定義相等于I2×RDS(ON)。我們已將要通過器件的大電流,可以計算出不同溫度下的RDS(ON)。另外,還要做好電路板及其MOS管的散熱。雪崩擊穿是指半導(dǎo)體器件上的反向電壓超過大值,并形成強(qiáng)電場使器件內(nèi)電流增加。晶片尺寸的增加會提高抗雪崩能力,終提高器件的穩(wěn)健性。因此選擇更大的封裝件可以有效防止雪崩。4.選擇MOS管的后一步是決定MOS管的開關(guān)性能。影響開關(guān)性能的參數(shù)有很多,但重要的是柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容。這些電容會在器件中產(chǎn)生開關(guān)損耗,因?yàn)樵诿看伍_關(guān)時都要對它們充電。MOS管的開關(guān)速度因此被降低,器件效率也下降。為計算開關(guān)過程中器件的總損耗,要計算開通過程中的損耗(Eon)和關(guān)閉過程中的損耗(Eoff)。MOSFET開關(guān)的總功率可用如下方程表達(dá):Psw=(Eon+Eoff)×開關(guān)頻率。而柵極電荷(Qgd)對開關(guān)性能的影響大。
如果N-MOS做開關(guān),G級電壓要比電源高幾V,才能完全導(dǎo)通,P-MOS則相反。沒有完全打開而壓降過大造成功率消耗,等效直流阻抗比較大,壓降增大,所以U*I也增大,損耗就意味著發(fā)熱。這是設(shè)計電路的忌諱的錯誤;(本次產(chǎn)品測試問題點(diǎn)雖然不是出在電路設(shè)計上,但BOM做錯比設(shè)計錯誤往往更難分析)2、頻率太高,主要是有時過分追求體積,導(dǎo)致頻率提高,MOS管上的損耗增大了,所以發(fā)熱也加大了;3、沒有做好足夠的散熱設(shè)計,電流太高,MOS管標(biāo)稱的電流值,一般需要良好的散熱才能達(dá)到。所以ID小于大電流,也可能發(fā)熱嚴(yán)重,需要足夠的輔助散熱片;4、MOS管的選型有誤,對功率判斷有誤,MOS管內(nèi)阻沒有充分考慮,導(dǎo)致開關(guān)阻抗增大。總結(jié)二:MOS管工作狀態(tài)分析MOS管工作狀態(tài)有四種,開通過程、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過程,截止?fàn)顟B(tài);MOS管主要損耗:開關(guān)損耗,導(dǎo)通損耗,截止損耗,還有雪崩能量損耗,開關(guān)損耗往往大于后者;MOS管主要損壞原因:過流(持續(xù)大電流或瞬間超大電流),過壓(D-S,G-S被擊穿),靜電(個人認(rèn)為可屬于過壓);總結(jié)三:MOS管工作過程分析MOS管工作過程非常復(fù)雜,里面變量很多,總之開關(guān)慢不容易導(dǎo)致米勒震蕩(介紹米勒電容,米勒效應(yīng)等,很詳細(xì)),但開關(guān)損耗會加大。國產(chǎn)N溝道MOSFET的典型產(chǎn)品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均為單柵管),4DO1(雙柵管)。
總的來說場效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場效應(yīng)晶體管和MOS場效應(yīng)晶體管,而MOS場效應(yīng)晶體管又分為N溝耗盡型和增強(qiáng)型;P溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類。①封裝②類型(NMOS、PMOS)③耐壓Vds(器件在斷開狀態(tài)下漏極和源極所能承受的比較大的電壓)④飽和電流Id⑤導(dǎo)通阻抗Rds⑥柵極閾值電壓Vgs(th)9.從MOS管實(shí)物識別管腳無論是NMOS還是PMOS按上圖方向擺正,中間的一腳為D,左邊為G,右邊為S?;蛘哌@么記:單獨(dú)的一腳為D,逆時針轉(zhuǎn)DGS。這里順便提一下三極管的管腳識別:同樣按照上圖方向擺正,中間一腳為C,左邊為B,右邊為E。管腳編號從G腳開始,逆時針123三極管的管腳編號同樣從B腳開始,逆時針12310.用萬用表辨別NNOS、PMOS借助寄生二極管來辨別。將萬用表檔位撥至二極管檔,紅表筆接S,黑表筆接D,有數(shù)值顯示,反過來接無數(shù)值,說明是N溝道,若情況相反是P溝道。MOS的損耗主要包括開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗,導(dǎo)通損耗是由于導(dǎo)通后存在導(dǎo)通電阻而產(chǎn)生的,一般導(dǎo)通電阻都很小。浙江MOS管報價
場效應(yīng)管分為PMOS管(P溝道型)和NMOS(N溝道型)管,屬于絕緣柵場效應(yīng)管。浙江MOS管報價
首先考察一個更簡單的器件--MOS電容--能更好的理解MOS管。這個器件有兩個電極,一個是金屬,另一個是extrinsicsilicon(外在硅),他們之間由一薄層二氧化硅分隔開。金屬極就是GATE,而半導(dǎo)體端就是backgate或者body。他們之間的絕緣氧化層稱為gatedielectric(柵介質(zhì))。圖示中的器件有一個輕摻雜P型硅做成的backgate。這個MOS電容的電特性能通過把backgate接地,gate接不同的電壓來說明。MOS電容的GATE電位是0V。金屬GATE和半導(dǎo)體BACKGATE在WORKFUNCTION上的差異在電介質(zhì)上產(chǎn)生了一個小電場。在器件中,這個電場使金屬極帶輕微的正電位,P型硅負(fù)電位。這個電場把硅中底層的電子吸引到表面來,它同時把空穴排斥出表面。這個電場太弱了,所以載流子濃度的變化非常小,對器件整體的特性影響也非常小。當(dāng)MOS電容的GATE相對于BACKGATE正偏置時發(fā)生的情況。穿過GATEDIELECTRIC的電場加強(qiáng)了,有更多的電子從襯底被拉了上來。同時,空穴被排斥出表面。隨著GATE電壓的升高,會出現(xiàn)表面的電子比空穴多的情況。由于過剩的電子,硅表層看上去就像N型硅。摻雜極性的反轉(zhuǎn)被稱為inversion,反轉(zhuǎn)的硅層叫做channel。隨著GATE電壓的持續(xù)不斷升高,越來越多的電子在表面積累。浙江MOS管報價
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