MOS管雙向導通及正、反向導通應用解析-KIA MOS管

MOS管雙向導通

MOS管是常用的電子元器件,經(jīng)常被用作功率開(kāi)關(guān)來(lái)使用,如用在可控整流電路中、用作控制直流負載回路的通斷等。MOS管因為工 藝的原因,會(huì )存在寄生/體二極管,所以會(huì )存在雙向導通的問(wèn)題。

MOS管的D、S極之間存在寄生二極管,被稱(chēng)為體二極管。從MOS管的結構示意也可以看出寄生二極管的存在,如下圖:

寄生二極管是由生產(chǎn)工藝造成的, MOS管的漏極從硅片底片引出,從而產(chǎn)生了寄生的二極管。

寄生二極管可以起到以下兩個(gè)作用:

防止管子的源極和漏極反接時(shí)燒壞MOS管,也可以在電路有反向感生電壓時(shí),為反向感生電壓提供通路,避免反向感生電壓擊穿MOS管。

綜上,功率型MOS管由于生產(chǎn)工藝的原因,其內部存在寄生二極管,也稱(chēng)體二極管,當將反向電壓作用于D、S極時(shí),其寄生二極管會(huì )反向導通。在MOS管開(kāi)關(guān)瞬間時(shí),比如采用MOS管實(shí)現的橋式驅動(dòng)電路中,寄生二極管可用導通反向電流,避免反向高壓擊穿MOS管。

MOS管和三極管不同,是可以反向導通的。

MOS管有三個(gè)腳,柵極(G)、 漏極(D)和源極(S)。其中柵極(G)為導通的控制弓|腳。 MOS分為N溝道和P溝道兩種。MOS管導通時(shí),電流可以從漏極(D)流向源極(S) ,電流也可以從源極(S)流向漏極(D)。

MOS管導通分析

在增強型MOS中,漏極(D)和源極(S)之間會(huì )有-個(gè)背靠著(zhù)的PN結,柵極(G)沒(méi)有施加電壓時(shí),總會(huì )有一個(gè)PN結反偏，導通不了。當在柵極(G)施加電壓后,柵極(G)和硅襯底之間的SiO2絕緣層中就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)柵極(G)指向硅襯底的電場(chǎng)。

氧化物層兩邊形成一個(gè)電容,門(mén)極電壓等于對電容充電,受電壓吸引,電容另一邊聚集大量電子，形成導電溝道, MOS管開(kāi)始導通,電流可以從漏極(D)流向源極(S) ,也可以從源極(S)流向漏極(D)。

MOS管的導通方向

MOS可以分為NMOS和PMOS。兩者在使用的時(shí)候,其電流方向是不一樣的。NMOS寄生二極管的正極在S源極上,負極在漏極D上,當作開(kāi)關(guān)使用時(shí)電流ID的方向由漏極D指向源極S。

而PMOS寄生二極管的正極在漏極D上,負極在源極S上,當作開(kāi)關(guān)使用時(shí)電流由源極S指向漏極D。

上圖是NMOS和PMOS的電路符號和電流的方向, MOS在直流電路中應用的時(shí)候一定要注意電流的方向。電流方向與寄生二極管的方向是相反的。

MOS管反向導通的應用

電源防反接電路可以通過(guò)二極管/整流橋來(lái)實(shí)現,但是會(huì )帶來(lái)電壓降,對于低壓而言不適用。MOS管也可以用作電源的防反接。下面以PMOS防反接為例來(lái)講解。PMOS防反接電路示意圖如下圖所示。

電源反接時(shí), G為電平, UGS>0 ,所以PMOS不導通;電源正接時(shí), G為低電平,由于寄生二極管的存在,所以S的電平是V-0.7 ,所以UGS<0,電路導通,正常工作。

使用NMOS也可以實(shí)現電源防反接。在使用時(shí)必須要注意: PMOS要放在高邊; NMOS要放在低邊。

MOS管正、反向導通應用

充電寶大家都用過(guò)吧?有一種充電寶只有一個(gè)接口 ,充電和放電共用這個(gè)接口，它會(huì )自識別插入的是充電器還是手機，接上充電器時(shí),自動(dòng)對充電寶進(jìn)行充電;接上手機時(shí),自動(dòng)切換為放電,對手機進(jìn)行充電。

這種設計就需要用到MOS的雙向導通特性了, 充電時(shí),電流從MOS的源極(S)流向漏極(D) ,放電時(shí),電流從漏極(D)流向源極(S)。

MOS管驅動(dòng)電路

MOS是電壓驅動(dòng)型器件,驅動(dòng)電壓滿(mǎn)足它的門(mén)極開(kāi)啟電壓( Vgs )就可以讓它導通。

N溝道MOS管: DR為高電平時(shí)導通；P溝道MOS管: DR為低電平時(shí)導通。

在設計MOS驅動(dòng)電路時(shí),一定要注意它的門(mén)極開(kāi)啟電壓( Vgs)。如果門(mén)極驅動(dòng)電壓不足,會(huì )導致MOS導通不完全,內阻增大,發(fā)熱量增加。

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