MOS管的知識(shí)，從概念到應(yīng)用，一篇文章就夠了
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大家好，從今日起我新建了一個(gè)電子類專欄，該專欄將逐個(gè)介紹電路設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常用到的元器件，力求以最簡(jiǎn)潔的文字描述，讓大家快速的掌握元器件的使用方法，并學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)硬件電路、如何設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品，專欄持久更新。
前面的內(nèi)容
前文《電子入門05：三極管的基本知識(shí)和用法，點(diǎn)擊查看》講解了如下與電容相關(guān)的內(nèi)容：
三極管的基本概念相關(guān)的知識(shí)；
三極管的工作狀態(tài)相關(guān)知識(shí)；
三極管典型應(yīng)用和注意事項(xiàng)；
將要開始的內(nèi)容
今天和大家一起來看一下MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容和典型的使用方法。在本章節(jié)中，您會(huì)看到如下幾部分的內(nèi)容：
MOSFET的基本概念相關(guān)的知識(shí)；
MOSFET的分辨方法的相關(guān)知識(shí)；
MOSFET的控制方式及典型應(yīng)用電路；
1.MOSFET的基本概念相關(guān)的知識(shí)
場(chǎng)效應(yīng)管與三極管比較類似，都是三端元器件，但是三極管是一種流控型的半導(dǎo)體器件，而場(chǎng)效應(yīng)管是一種壓控型的半導(dǎo)體器件，按照結(jié)構(gòu)分類，場(chǎng)效應(yīng)管可以分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET和
金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET，本文主要介紹MOSFET。
1-MOSFET
MOSFET根據(jù)溝道材料的不同可以分為N溝道NMOS和P溝道PMOS，按照導(dǎo)電方式又可以分為耗盡型和增強(qiáng)型，所以MOSFET有四種：1)N溝道耗盡型；2)N溝道增強(qiáng)型；3)P溝道耗盡型；4)P溝道增強(qiáng)型。
不管是NMOS還是PMOS都具有三個(gè)電極，分別為柵極Gate、源極Source、漏極Drain，其電氣符號(hào)如圖2所示。
2-MOS管的電氣符號(hào)
2. MOSFET的分辨方法的相關(guān)知識(shí)
相信大家在初接觸MOS管的時(shí)候，對(duì)于MOS管的電氣符號(hào)都會(huì)碰到如下的問題：1)漏極D和源極S如何區(qū)分？2)N-MOS和P-MOS如何區(qū)分？3)寄生二極管/體二極管的方向如何辨別？4)MOS管如何導(dǎo)通？這幾個(gè)問題不是難題，但是比較容易混淆。下面介紹這幾個(gè)問題，幫助大家分清MOS管。
1). 漏極D和源極S如何區(qū)分
MOS管的三個(gè)電極中，柵極G最好確認(rèn)，源極S和漏極D相對(duì)容易混淆，不過也是有方法區(qū)分的。電氣符號(hào)中，有兩根線相匯的源極S，只有一根線的則是漏極D，如圖3所示。
圖3-源極和漏極的區(qū)分
2). N-MOS和P-MOS如何區(qū)分
確認(rèn)完三個(gè)電極后，再來確定MOS的類型，如果箭頭指向柵極G，則是N-MOS，如果箭頭背離柵極G，則是P-MOS。如圖4所示。
圖4-如何區(qū)分N溝道和P溝道
3). 寄生二極管的方向如何辨別
由于MOS管也是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體構(gòu)成的，所以每個(gè)PN結(jié)都是一個(gè)二極管，按理來說一個(gè)MOS中應(yīng)該有兩個(gè)二極管，但是其中一個(gè)二極管呈現(xiàn)短路狀態(tài)，所以只剩下一個(gè)二極管了。
N溝道的寄生二極管是由S極指向D極，P溝道的寄生二極管是由D極指向S極?；蛘呖梢赃@樣記：箭頭的方向和二極管的方向是一致的。如圖5所示。
圖5-寄生二極管方向區(qū)分
4). MOS管如何導(dǎo)通
MOS管在導(dǎo)通時(shí)，電流的方向是怎么樣的？對(duì)于N-MOS而言，是由D指向S的；對(duì)于P-MOS而言，是由S指向D的?？梢赃@樣判斷，如果反接的話，電流就會(huì)流過寄生二極管，失去了控制作用，所以寄生二極管要在電路中反向連接。
圖6-MOS如何導(dǎo)通
3.MOSFET的控制方式及典型應(yīng)用電路
MOS管是電壓控制的半導(dǎo)體器件，一般很少用做放大作用，而主要用作開關(guān)作用，尤其當(dāng)作功率開關(guān)使用。在MOS管的數(shù)據(jù)手冊(cè)上，都會(huì)講到一個(gè)重要的參數(shù)Vth開啟電壓，這個(gè)電壓的范圍一般是2-20V，MOS管的導(dǎo)通方式如下：
NMOS: VGS > Vth，則導(dǎo)通，否則截止關(guān)斷；
PMOS: VGS < Vth，則導(dǎo)通，否則截止關(guān)斷；
圖7-MOS導(dǎo)通方式
MOS管一般用作開關(guān)作用，今天介紹兩種典型的應(yīng)用:MOS防電源反接電路和BLDC驅(qū)動(dòng)電路。
MOS管的防電源反接電路
電子產(chǎn)品的電源如果接反了，可能會(huì)把電路燒壞，一般常用二極管來防反接，但是二極管的過電流的能力比較小，并且正向壓降比較大，對(duì)很多大電流或者低電壓的場(chǎng)合二極管并不適用。MOS管的ID電流比較大并且導(dǎo)通壓降非常小，也可以用于電源防反接。
電子技術(shù)設(shè)計(jì)：原來電源防接反這么簡(jiǎn)單就實(shí)現(xiàn)了
圖8-NMOS防反接電路
上圖是NMOS的防反接電路，電路分析如下：
如果電源接線錯(cuò)誤：VGS=0，所以NMOS不導(dǎo)通；
如果電源接線正確：VD=0，VS=0.7V，VG=Vbattery，則VGS>Vth，導(dǎo)通；
圖9-PMOS防反接電路
上圖是PMOS的防反接電路，電路分析如下：
如果電源接線錯(cuò)誤：VGS=0，所以PMOS不導(dǎo)通；
如果電源接線正確：VD=Vbattery，VS=(Vbattery-0.7)V，VG=0，則VGS<Vth，導(dǎo)通；
BLDC驅(qū)動(dòng)電路
BLDC的驅(qū)動(dòng)電路為橋式電路，以三相BLDC為例，需要使用六個(gè)NMOS構(gòu)成橋式電路，典型的電路圖如圖10所示。
圖10-BLDC驅(qū)動(dòng)電路
上圖中，上下兩個(gè)NMOS管不同時(shí)導(dǎo)通，上管只與相鄰的下管導(dǎo)通，總共具有六個(gè)節(jié)拍，即可實(shí)現(xiàn)三相BLDC電機(jī)的控制。這一部分的內(nèi)容，程序控制部分較為復(fù)雜，我在悟空問答中有詳細(xì)
相信通過以上內(nèi)容大家對(duì)MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管有了一定的認(rèn)識(shí)，如果由疑問的地方歡迎留言討論，或者私信我。在下一章節(jié)中，您將學(xué)習(xí)到有關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管NMOS/PMOS的相關(guān)知識(shí)。
