MOS管,大小功率MOS管

MOS管

MOS管，把輸入電壓的變化轉(zhuǎn)化為輸出電流的變化。FET的增益等于它的跨導(dǎo)， 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。市面上常有的一般為N溝道和P溝道，

場(chǎng)效應(yīng)管通過(guò)投影一個(gè)電場(chǎng)在一個(gè)絕緣層上來(lái)影響流過(guò)晶體管的電流。事實(shí)上沒(méi)有電流流過(guò)這個(gè)絕緣體，所以FET管的GATE電流非常小。最普通的FET用一薄層二氧化硅來(lái)作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，或,金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）。因?yàn)镸OS管更小更省電，所以他們已經(jīng)在很多應(yīng)用場(chǎng)合取代了雙極型晶體管。

大小功率MOS管詳細(xì)分析及總結(jié)

MOS管相比于三極管，開關(guān)速度快，導(dǎo)通電壓低，電壓驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，所以越來(lái)越受工程師的喜歡，然而，若不當(dāng)設(shè)計(jì)，哪怕是小功率MOS管，也會(huì)導(dǎo)致芯片燒壞，原本想著更簡(jiǎn)單的，最后變得更加復(fù)雜。這幾年來(lái)一直做高頻電源設(shè)計(jì)，也涉及嵌入式開發(fā)，對(duì)大小功率MOS管，都有一定的理解，所以把心中理解的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)一番，形成理論模型。MOS管等效電路及應(yīng)用電路如下圖所示：

把MOS管的微觀模型疊加起來(lái)，就如下圖所示：

MOS管的輸入與輸出是相位相反，恰好180度，也就是等效于一個(gè)反相器，也可以理解為一個(gè)反相工作的運(yùn)放，如下圖：

下圖可以一眼看出，這就是一個(gè)反相積分電路，當(dāng)輸入電阻較大時(shí)，開關(guān)速度比較緩慢，Cgd這顆積分電容影響不明顯，但是當(dāng)開關(guān)速度比較高，而且VDD供電電壓比較高，比如310V下，通過(guò)Cgd的電流比較大，強(qiáng)的積分很容易引起振蕩，這個(gè)振蕩叫米勒振蕩。所以Cgd也叫米勒電容，而在MOS管開關(guān)導(dǎo)通或者關(guān)斷的那段時(shí)間，也就是積分那段時(shí)間，叫米勒平臺(tái)，如下圖圓圈中的那部分為米勒平臺(tái)，右邊的是振蕩嚴(yán)重的米勒振蕩：

因?yàn)镸OS管的反饋引入了電容，當(dāng)這個(gè)電容足夠大，并且前段信號(hào)變化快，后端供電電壓高，三者結(jié)合起來(lái)，就會(huì)引起積分過(guò)充振蕩，這個(gè)等價(jià)于溫控的PID中的I模型，要想解決解決這個(gè)米勒振蕩，在頻率和電壓不變的情況下，一般可以提高M(jìn)OS管的驅(qū)動(dòng)電阻，減緩開關(guān)的邊沿速度，其次比較有效的方式是增加Cgs電容。在條件允許的情況下，可以在Cds之間并上低內(nèi)阻抗沖擊的小電容，或者用RC電路來(lái)做吸收電路。下圖給出我常用的三顆大功率MOS管的電容值：LCR電橋直接測(cè)量。

從圖上可以看出，Inifineon6代MOS管和APT7代MOS管性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如碳化硅性能，它的各個(gè)指標(biāo)都很小，當(dāng)米勒振蕩通過(guò)其他手段無(wú)法降低時(shí)，可以考慮更換更小的米勒電容MOS管，尤其需要重視Cgd要盡可能的小于Cgs。

MOS管的檢測(cè)

在修理電視機(jī)及電器設(shè)備時(shí)，會(huì)遇到各種元器件的損壞，MOS管也在其中，這就是我們的維修人員如何利用常用的萬(wàn)用表來(lái)判斷MOS管的好壞、優(yōu)劣。在更換MOS管是如果沒(méi)有相同廠家及相同型號(hào)時(shí)，如何代換的問(wèn)題。

作為一般的電器電視機(jī)維修人員在測(cè)量晶體三極管或二極管時(shí)，一般是采用普通的萬(wàn)用表來(lái)判斷三極管或者二極管的好壞，雖然對(duì)所判斷的三極管或二極管的電氣參數(shù)沒(méi)法確認(rèn)，但是只要方法正確對(duì)于確認(rèn)晶體三極管的“好”與“壞”還是沒(méi)有問(wèn)題的。同樣MOS管也可以應(yīng)用萬(wàn)用表來(lái)判斷其“好”與“壞”,從一般的維修來(lái)說(shuō)，也可以滿足需求了。

檢測(cè)必須采用指針式萬(wàn)用表（數(shù)字表是不適宜測(cè)量半導(dǎo)體器件的）。對(duì)于大功率MOS管開關(guān)管都屬N溝道增強(qiáng)型，各生產(chǎn)廠的產(chǎn)品也幾乎都采用相同的TO-220F封裝形式（指用于開關(guān)電源中功率為50—200W的場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管），其三個(gè)電極排列也一致，即將三只引腳向下，打印型號(hào)面向自巳，左側(cè)引腳為柵極，右測(cè)引腳為源極，中間引腳為漏極如下圖所示。

MOS管測(cè)試步驟

把紅表筆接到MOS管的源極S；把黑表筆接到MOS管的漏極D，此時(shí)表針指示應(yīng)該為無(wú)窮大，如圖5-3所示。如果有歐姆指數(shù)，說(shuō)明被測(cè)管有漏電現(xiàn)象，此管不能用。

保持上述狀態(tài)；此時(shí)用一只100K～200K電阻連接于柵極和漏極，如圖5-4所示；這時(shí)表針指示歐姆數(shù)應(yīng)該越小越好，一般能指示到0歐姆，這時(shí)是正電荷通過(guò)100K電阻對(duì)大功率MOS管柵極充電，產(chǎn)生柵極電場(chǎng)，由于電場(chǎng)產(chǎn)生導(dǎo)致導(dǎo)電溝道致使漏極和源極導(dǎo)通，所以萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度大（歐姆指數(shù)?。┳C明放電性能好。

此時(shí)在圖5-4的狀態(tài)；再把連接的電阻移開，這時(shí)萬(wàn)用表的指針仍然應(yīng)該是MOS管導(dǎo)通的指數(shù)不變，如圖5-5所示。雖然電阻拿開，但是因?yàn)殡娮鑼?duì)柵極所充的電荷并沒(méi)有消失，柵極電場(chǎng)繼續(xù)維持，內(nèi)部導(dǎo)電溝道仍然保持，這就是絕緣柵型MOS管的特點(diǎn)。如果電阻拿開表針會(huì)慢慢的逐步的退回到高阻甚至退回到無(wú)窮大，要考慮該被測(cè)管柵極漏電。

這時(shí)用一根導(dǎo)線，連接被測(cè)管的柵極和源極，萬(wàn)用表的指針立即返回到無(wú)窮大，如圖5-6所示。導(dǎo)線的連接使被測(cè)MOS管，柵極電荷釋放，內(nèi)部電場(chǎng)消失；導(dǎo)電溝道也消失，所以漏極和源極之間電阻又變成無(wú)窮大。

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