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时间:2023年02月18日 来源:

    由于MOS管是电压控制元件,所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。下面以NMOS管为例介绍其特性。图(a)为由NMOS增强型管构成的开关电路。NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在驱动中,通常还是使用NMOS。(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。MOS管的分类按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式:MOS管又分耗尽型与增强型,所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型。这个器件有两个电极,一个是金属,另一个是extrinsic silicon(外在硅)。江苏定制MOS管工厂直销

MOS管

    N沟道增强型MOS管的结构在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。它的栅极与其它电极间是绝缘的。图(a)、(b)分别是它的结构示意图和符号。符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图(c)所示。N沟道增强型MOS管的工作原理(1)vGS对iD及沟道的控制作用①vGS=0的情况从图1(a)可以看出,增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压vGS=0时,即使加上漏——源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏——源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。②vGS>0的情况若vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。排斥空穴:使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥。江苏定制MOS管工厂直销电流极小或为0,所以称为"零电阻",即对信号几乎不产生任何影响。

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    当GATE和BACKGATE之间的电压差小于阈值电压时,不会形成channel。当电压差超过阈值电压时,channel就出现了。MOS电容:(A)未偏置(VBG=0V),(B)反转(VBG=3V),(C)积累(VBG=-3V)。正是当MOS电容的GATE相对于backgate是负电压时的情况。电场反转,往表面吸引空穴排斥电子。硅表层看上去更重的掺杂了,这个器件被认为是处于accumulation状态了。MOS电容的特性能被用来形成MOS管。Gate,电介质和backgate保持原样。在GATE的两边是两个额外的选择性掺杂的区域。其中一个称为source,另一个称为drain。假设source和backgate都接地,drain接正电压。只要GATE对BACKGATE的电压仍旧小于阈值电压,就不会形成channel。Drain和backgate之间的PN结反向偏置,所以只有很小的电流从drain流向backgate。如果GATE电压超过了阈值电压,在GATE电介质下就出现了channel。这个channel就像一薄层短接drain和source的N型硅。由电子组成的电流从source通过channel流到drain。总的来说,只有在gate对source电压V超过阈值电压Vt时,才会有drain电流。

    MOS电容的详细介绍首先考察一个更简单的器件——MOS电容——能更好的理解MOS管。这个器件有两个电极,一个是金属,另一个是外在硅,他们之间由一薄层二氧化硅分隔开。金属极就是GATE,而半导体端就是backgate或者body。他们之间的绝缘氧化层称为栅介质(gatedielectric)。这个MOS电容的电特性能通过把backgate接地,gate接不同的电压来说明。MOS电容的GATE电位是0V。金属GATE和半导体BACKGATE在WORKFUNCTION上的差异在电介质上产生了一个小电场。在器件中,这个电场使金属极带轻微的正电位,P型硅负电位。这个电场把硅中底层的电子吸引到表面来,它同时把空穴排斥出表面。这个电场太弱了,所以载流子浓度的变化非常小,对器件整体的特性影响也非常小。当MOS电容的GATE相对于BACKGATE正偏置时发生的情况。穿过GATEDIELECTRIC的电场加强了,有更多的电子从衬底被拉了上来。同时,空穴被排斥出表面。随着GATE电压的升高,会出现表面的电子比空穴多的情况。由于过剩的电子,硅表层看上去就像N型硅。掺杂极性的反转被称为inversion,反转的硅层叫做channel。随着GATE电压的持续不断升高,越来越多的电子在表面积累,channel变成了强反转。Channel形成时的电压被称为阈值电压Vt。国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均为单栅管),4DO1(双栅管)。

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    正常选择的型号Vref=),开始一直觉得问题出在TLV431上,后来换了板子竟发现可以正常稳压(应该是上一个板子变压器和MOS管出现问题,但没回去验证),但是mos管很烫,带载不到十秒钟就会冒烟,后来经过与芯片方案的FAE沟通才发现,MSP3910的驱动MOS管的引脚gate脚与MOS管之间的限流电阻用错物料,mos管工作原理图是,但实际用的是,更换电阻后可输出正常电压,MOS管也不会很烫。下面是解决问题思路:一、用示波器观察所用MOS管的G极波形,如图一所示,上升时间接近,下降时间接近<160ns(实测50ns),再看如图二所示的手册中对MOS驱动上升下降沿要求,上升时间要求<35ns,下降时间<80ns,可得结论:上升时间过长导致MOS管工作为线性状态,非开关状态(参看总结一),MOS管开通过程时间太长直接导致了MOS管的发热严重。二、解决:更换驱动限流电阻(图二中Rg),由于当时手里当时没有,更换为22欧的电阻后,G极波形如图三所示,Ton和Toff已经接近图二要求的时间,MOS管24V时带载27欧,输出功率,输出电压正常,MOS管基本不发热。总结一:MOS管发热原因小结1、电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。北京定制MOS管销售价格

MOS管是电子电路中常用的功率半导体器件,可以用作电子开关、可控整流等,是一种电压驱动型的器件。江苏定制MOS管工厂直销

    这就提出一个要求,需要使用一个电路,让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管,同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。在这三种情况下,图腾柱结构无法满足输出要求,而很多现成的MOS驱动IC,似乎也没有包含gate电压限制的结构。于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。mos管工作原理图如下:用于NMOS的驱动电路用于PMOS的驱动电路NMOS驱动电路做一个简单分析Vl和Vh分别是低端和的电源,两个电压可以是相同的,但是Vl不应该超过Vh。Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱,用来实现隔离,同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。R2和R3提供了PWM电压基准,通过改变这个基准,可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。Q3和Q4用来提供驱动电流,由于导通的时候,Q3和Q4相对Vh和GND低都只有一个Vce的压降,这个压降通常只有,低于。R5和R6是反馈电阻,用于对gate电压进行采样,采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈,从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。后,R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制,R4提供了对MOS管的gate电流限制,也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。江苏定制MOS管工厂直销

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