3、增強型
相對于耗盡型,增強型是通過“加厚”導電溝道的厚度來導通,如圖。柵極電壓越低,則p型源、漏極的正離子就越靠近中間,n襯底的負離子就越遠離柵極,柵極電壓達到一個值,叫閥值或坎壓時,由p型游離出來的正離子連在一起,形成通道,就是圖示效果。因此,容易理解,柵極電壓必須低到一定程度才能導通,電壓越低,通道越厚,導通電阻越小。由于電場的強度與距離平方成正比,因此,電場強到一定程度之后,電壓下降引起的溝道加厚就不明顯了,也是因為n型負離子的“退讓”是越來越難的。耗盡型的是事先做出一個導通層,用柵極來加厚或者減薄來控制源漏的導通。但這種管子一般不生產(chǎn),在市面基本見不到。所以,大家平時說MOS管,就默認是增強型的。
4、左右對稱
圖示左右是對稱的,難免會有人問怎么區(qū)分源極和漏極呢?其實原理上,源極和漏極確實是對稱的,是不區(qū)分的。但在實際應用中,廠家一般在源極和漏極之間連接一個二極管,起保護作用,正是這個二極管決定了源極和漏極,這樣,封裝也就固定了,便于實用。我的老師年輕時用過不帶二極管的MOS管。非常容易被靜電擊穿,平時要放在鐵質(zhì)罐子里,它的源極和漏極就是隨便接。
5、金屬氧化物膜
圖中有指示,這個膜是絕緣的,用來電氣隔離,使得柵極只能形成電場,不能通過直流電,因此是用電壓控制的。在直流電氣上,柵極和源漏極是斷路。不難理解,這個膜越?。弘妶鲎饔迷胶?、坎壓越小、相同柵極電壓時導通能力越強。壞處是:越容易擊穿、工藝制作難度越大而價格越貴。例如導通電阻在歐姆級的,1角人民幣左右買一個,而2402等在十毫歐級的,要2元多(批量買。零售是4元左右)。
6、與實物的區(qū)別
上圖僅僅是原理性的,實際的元件增加了源-漏之間跨接的保護二極管,從而區(qū)分了源極和漏極。實際的元件,p型的,襯底是接正電源的,使得柵極預先成為相對負電壓,因此p型的管子,柵極不用加負電壓了,接地就能保證導通。相當于預先形成了不能導通的溝道,嚴格講應該是耗盡型了。好處是明顯的,應用時拋開了負電壓。
7、寄生電容
上圖的柵極通過金屬氧化物與襯底形成一個電容,越是高品質(zhì)的MOS管,膜越薄,寄生電容越大,經(jīng)常MOS管的寄生電容達到nF級。這個參數(shù)是mos管選擇時至關重要的參數(shù)之一,必須考慮清楚。Mos管用于控制大電流通斷,經(jīng)常被要求數(shù)十K乃至數(shù)M的開關頻率,在這種用途中,柵極信號具有交流特征,頻率越高,交流成分越大,寄生電容就能通過交流電流的形式通過電流,形成柵極電流。消耗的電能、產(chǎn)生的熱量不可忽視,甚至成為主要問題。為了追求高速,需要強大的柵極驅(qū)動,也是這個道理。試想,弱驅(qū)動信號瞬間變?yōu)楦唠娖?,但是為?ldquo;灌滿”寄生電容需要時間,就會產(chǎn)生上升沿變緩,對開關頻率形成重大威脅直至不能工作。
8、如何工作在放大區(qū)
Mos管也能工作在放大區(qū),而且很常見。做鏡像電流源、運放、反饋控制等,都是利用mos管工作在放大區(qū),由于mos管的特性,當溝道處于似通非通時,柵極電壓直接影響溝道的導電能力,呈現(xiàn)一定的線性關系。由于柵極與源漏隔離,因此其輸入阻抗可視為無窮大,當然,隨頻率增加阻抗就越來越小,一定頻率時,就變得不可忽視。這個高阻抗特點被廣泛用于運放,運放分析的虛連、虛斷兩個重要原則就是基于這個特點。這是三極管不可比擬的。
9、發(fā)熱原因
Mos管發(fā)熱,主要原因之一是寄生電容在頻繁開啟關閉時,顯現(xiàn)交流特性而具有阻抗,形成電流。有電流就有發(fā)熱,并非電場型的就沒有電流。另一個原因是當柵極電壓爬升緩慢時,導通狀態(tài)要“路過”一個由關閉到導通的臨界點,這時,導通電阻很大,發(fā)熱比較厲害。第三個原因是導通后,溝道有電阻,過主電流,形成發(fā)熱。主要考慮的發(fā)熱是第1和第3點。許多mos管具有結(jié)溫過高保護,所謂結(jié)溫就是金屬氧化膜下面的溝道區(qū)域溫度,一般是150攝氏度。超過此溫度,MOS管不可能導通。溫度下降就恢復。要注意這種保護狀態(tài)的后果。