电子器件-MOS管参数和选型

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1.MOS管基础知识
7 W, }! A( c3 e# p! Q/ g1 w: _1.1 怎么判断MOS管的三个极



) w  B' E6 D  B" Y% RG：栅极，中间极
% a% X& x, S$ l$ K6 h1 u* xS：源极，两根线交叉在一起
D：漏极，剩下的一级，单独引线
1.2 怎么判断MOS管是NMOS还是PMOS


NMOS：箭头指向G
- h) u0 x. u* ?3 }. e7 j1 mPMOS：箭头远离G
1.3 MOS管寄生二极管方向如何判定

寄生二极管又称为体二极管。在S和D之间。
8 R0 p( p" A2 f) S* ?3 E
! [4 x; Z1 k: o
' }9 M6 ?$ T7 O1 i寄生二极管方向判定规则是：N沟道由S极指向D极，P沟道由D极指向S极。
; [4 b& _5 U" O" J7 e
* R  @) A/ u! \, I% X( t% n一个简单的识别方法是：不管是N沟道还是P沟道MOS管，中间衬底箭头方向和寄生二极管的方向总是一致的，要么都从S指向D，要么都从D指向S。
6 J# q9 M% s5 h2 S1 r" ]2.MOS管的作用

1 f$ N( T; H8 I5 P# pMOS管主要由两个作用：开关、隔离、可调电阻。
2.1 开关作用
. l: e8 H4 r* b/ W# i% G% @: v2.1.1 高低电平切换
. C! N: W6 s3 a$ j( a" u$ {6 Q
( \; h+ @2 H% H5 ?) D% n- L5 ?2 b) O

3 q$ V9 l( D: S4 l" f2.1.2 电压通断

& A4 M1 d/ W4 h
左边是Vi，输入电压为1.5V，电路通过控制三极管的栅极控制右边输出电压Vo的大小，如果由单片机控制：
, @+ F5 z' o" [7 M5 z6 Q2 u1 P; l5 F
如果VG=1，那么右边输出Vo=1.5V，
如果VG=0，那么右边输出Vo=0V。
2.1.3 buck电路
* n7 m( L" B" w1 H4 u

* {( A* L8 @; b4 F后续章节笔记会再介绍。
, E  O; P* v/ c" o2.1.4 做开关时MOS管在电路中的连接方法

; V4 B: ?: n/ V; p4 z确定问题：
哪一个极接输入端？
; H) O& V9 G* u) I0 @哪一个极接输出端？
MOS管导通控制电平是高电平还是低电平？
. [' g8 d- a  i" S, F, T+ G% K& EMOS管截止控制电平是高电平还是低电平？
  D8 R* w3 Q# G7 f
输入和输出端的确定：

* R9 C* Z9 I0 i8 J& f' U4 x

最重要的看寄生二极管的方向！
2 Q$ G( W+ D% Y7 ~9 G1 o# t7 d
! }3 |6 V# N( X+ @控制极栅极电压的确定：
不管是NMOS还是PMOS，都是用G极电压和S极电压作比较。

NMOS：UG>US导通，简单认为UG=US截止
PMOS：UG<US导通，简单认为UG=US截止
( j9 i# o: V& W2 @; i5 J
UG比US大多少饱和导通呢？

# L/ o9 x0 d, L不同的MOS管压差不同：

在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：
9 O+ N, Y: ~# K% y2 F9 l& P$ D0 E
! J) D1 Q9 _- i信号切换用MOS管：UG比Us大3V–5V即可，实际上只要导通即可，不必须饱和导通。比如常见的：

/ ~# h8 d! c, P    2N7002,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FDV301N。
/ t& R2 M& A4 s0 U# r% @& p  f   
, l7 S  X: z* ~6 h* X" ^
3 N% z8 e" F" g6 v; n电压通断用MOS管：UG比Us应大于10V以上，而且开通寸必须工作在饱和导通状态常见的有：
' \5 }7 w$ h- Q% P: u1 r" u! D' j4 n
    AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,MDV1660,
    AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456D1
+ `1 p' i( o3 C4 q) D5 |8 @  r" r    MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP.
   
  w, S8 x; m/ S# C+ {+ `8 r- a# Q
PMOS和NMOS条件刚好相反。
/ m, j  a  n0 z7 w  f, }
  S3 F. Z9 U) t1 O连接的时候要注意因为有开关作用，电流的方向不能顺着寄生二极管的方向，不然直接就导通了，没有了开关的作用。
  G2 N% ~. x) ]* r  l" N2.2 隔离作用

如果想实现线路上电流的单向流通，比如只让电流从A→B，阻止B→A，应该怎么做。

" Y0 S/ F8 ^4 {7 }方法1：加一个二极管：防反接，但是二极管有管压降，像普通二极管1N4007为0.7V，肖特基二极管1N5819是0.3V，两端电压有压差
% Z: U( _) {4 o- L2 ?, n
" M' {* b6 |4 f方法2：使用一个MOS管，相当是利用了MOS管内部的寄生二极管。在笔记本主板中使用PMOS隔离管常见。
5 _2 b3 y+ o2 C8 U
2.3 常用MOS管推荐

) _" q+ N0 o9 r* ^& i- U+ p; N    IRLR7843 TRPBF T0-252-3N沟道30V/161A贴片MOSFET
    （智能车比赛老师推荐）
    IRF540
    IRF640
9 x" F% y- ^) {    IRF840
4 _& W( [. t* l5 i# K% ?    SI2301
    SI2302
    2N7002

4 W  N' N  ?- `) I8 ?, ^3.MOS管的参数
3.1 VDSS最大漏-源电压

在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。设计打个5-8折。
% r3 u/ O5 w; p+ P. U; b/ p) T3.2 VGS最大栅源电压
4 K- q( D8 v7 h3 H% k
VGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。可以考虑用稳压二极管或者TVS（单向稳态二极管）、TS（双向稳态二极管）进行保护。
3.3 ID-连续漏电流

3 v/ U8 d+ G' p9 N4 x! cID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者吏高温度下，可允许的最大连续直流电流。设计打个5-8折。
3.4 VGS(th)

VGS(th)是指加的栅源电压能使漏极开始有电流，或关断MOSFET时电流消失时的电压，测试的条件（漏极电流，漏源电压，结温）也是有规格的。正常情况下，所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此，VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数当温度上升时，MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。
3.5 RDS(on):导通电阻

RDS(on)是指在特定的漏电流（通常为D电流的一半）、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻。应该越小越好，产生的功耗也越小，减小MOS管发热，提高效率。实际也可以进行并联，降低导通电阻。VGS(on)越大，RDS(on)就越小，一般VGS(on)小于等于10-20V，视情况而定。
3.6 Ciss:输入电容
. `8 }! L9 |6 B2 G
将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成，或者Ciss=Cgs+Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启，放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Css对器件的开启和关断延时有着直接的影响。越小越好
3.7 Qgs,Qgd,和Qg:栅电荷栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷
$ C5 c  Y8 l" @- x% C! U
既然开关的瞬间，电容上的电荷随电压的变化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。栅极电荷Qg是产生开关损耗的主要原，越小越好因。栅极电荷是MOS管门极允放电所需的能量，相同电流、电压规格的MOSFET,具有比较大的栅极电荷意味着在MOS开关过程中会损耗更多的能量。所以，为了尽可能降低MOS管的开关损耗，工程师在电源设计过程中需要选择同等规格下Qg更低的MOS管作为主功率开关管。
- C1 s/ h1 l7 \4.其他

在做开关电源时要兼顾效率，考虑两个损耗：导通损耗和开关损耗，减小导通损耗选用Rds(on)更小的MOS管，减小开关损耗选用Qg更小的MOS管。

: S/ k5 ~6 r) G8 H0 g6 ]0 V

VIC56

常用于信号开关、功率开关、电平转换等用途。
8 }0 {! W2 s8 S" X$ dMOSFET的型号多，应用面广，所以MOSFET的选型需要考虑的因素也比较多，许多工程师在选型时感觉无从下手。

STGing

选型第一步，是要确定要用P沟道MOSFET还是N沟道MOSFET，这两种类型的MOSFET驱动电压是完全不同的。