MOS管電路工作原理及詳解

1、電路符號電路符號篇開始之前，一個(gè)小測試： 電路符號G（柵極）呢？請回答：哪個(gè)腳是S（源極）？哪個(gè)腳是D（漏極）？是P溝道還是N溝道MOS？如果接入電路，D極和S極，哪一個(gè)該接輸入，哪個(gè)接輸出？你答對了嗎？再來一個(gè)，試試看： 電路符號G（柵極）呢？哪個(gè)腳是S（源極）？哪個(gè)腳是D（漏極）？是P溝道還是N溝道MOS？依據(jù)是什么？如果接入電路，D極和S極，哪一個(gè)該接輸入，哪個(gè)接輸出？這次怎么樣？電路符號1 三個(gè)極怎么判定 ？MOS管符號上的三個(gè)腳的辨認(rèn)要抓住關(guān)鍵地方 。 D極，不論是P溝道還是N溝道，是單獨(dú)引線的那邊。S極極G極極D極極G極，不用說比較好認(rèn)。S極，不論是P溝道還是N溝道，兩根線相交的就

2、是；電路符號2 他們是N溝道還是P溝道？三個(gè)腳的極性判斷完后，接下就該判斷是P溝道還是N溝道了：S極極G極極D極極箭頭指向箭頭指向G極的是極的是N溝道溝道N溝道溝道MOSFET電路符號S極極G極極D極極箭頭背向箭頭背向G極的是極的是P溝道溝道當(dāng)然也可以先判斷溝道類型，再判斷三個(gè)腳極性。P溝道溝道MOSFET電路符號S極極G極極D極極小測試：先判斷是什么溝道，再判斷三個(gè)腳極性。S極極G極極D極極231123P溝道溝道MOSFETN溝道溝道MOSFET電路符號3 寄生二極管的方向如何判定？接下來，是寄生二極管的方向判斷： S極極G極極D極極N溝道溝道S極極G極極D極極P溝道溝道它的判斷規(guī)則就是：

3、N溝道，由S極指向D極； P溝道，由D極指向S極。寄生二極管寄生二極管電路符號S極極G極極D極極N溝道溝道S極極G極極D極極P溝道溝道上面方法不太好記，一個(gè)簡單的識(shí)別方法是：（想像DS邊的三節(jié)斷續(xù)線是連通的）不論N溝道還是P溝道MOS管，中間襯底箭頭方向和寄生二極管的箭頭方向總是一致的：要么都由S指向D，要么都由D指向S。0V截止截止5V導(dǎo)通導(dǎo)通電路符號4 它能干嗎用呢？在我們天天面對的筆記本主板上，MOS管有兩大作用：1. 開關(guān)作用；2. 隔離作用。 此處電壓此處電壓被拉低被拉低 開關(guān)作用(1):PQ27控制腳為低電平電路符號此處電壓此處電壓不被拉低不被拉低3VGND導(dǎo)通導(dǎo)通0V截止截止 開

4、關(guān)作用(1):PQ27控制腳為高電平電路符號 以上MOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)的是信號切換（高低電平切換）。 再來看個(gè)MOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)電壓通斷的例子吧。由+1.5V_SUS產(chǎn)生+1.5V電路（1）0V截止截止0V電路符號MOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)電壓通斷的例子：由+1.5V_SUS產(chǎn)生+1.5V電路（2）+15V導(dǎo)通導(dǎo)通+1.5V電路符號 看過前面的例子，你能總結(jié)出“MOS管用做開關(guān)時(shí)在電路中的連接方法”嗎？ 其實(shí)關(guān)鍵就是： 確定哪一個(gè)極連接輸入端；哪個(gè)極連接輸出端。 控制極電平為“ ？V ” 時(shí)MOS管導(dǎo)通（飽和導(dǎo)通）？ 控制極電平為“ ？V ” 時(shí)MOS管截止？ 回顧前面的例子，你找到它們的規(guī)律了嗎？ 小提示： MO

5、S管中的寄生二極管方向是關(guān)鍵。電路符號 小結(jié)：“MOS管用作開關(guān)時(shí)在電路中的連接方法”NMOS管：D極接輸入；S極接輸出。PMOS管：S極接輸入；D極接輸出。S極極G極極D極極P溝道溝道S極極G極極D極極N溝道溝道輸入端輸入端輸入端輸入端輸出端輸出端輸出端輸出端導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)電路符號 反證：NMOS管正確接法：D極接輸入；S極接輸出。PMOS管正確接法：S極接輸入；D極接輸出。S極極G極極D極極P溝道溝道S極極G極極D極極N溝道溝道輸入輸入假如：S接輸入，D接輸出呢？輸出輸出由于寄生二極管直接導(dǎo)通，因此S極電壓可以無條件到D極，MOS管就失去了開關(guān)的作用。假如反接：D接輸入，S接輸出

6、。輸入輸入輸出輸出同樣失去了開關(guān)作用。電路符號小結(jié)：“MOS管的開關(guān)條件” 前面解決了MOS管的接法問題，接下來談?wù)凪OS管的開關(guān)條件： 控制極電平為“ ？V ” 時(shí)MOS管導(dǎo)通（飽和導(dǎo)通）？ 控制極電平為“ ？V ” 時(shí)MOS管截止？這個(gè)問題涉及到MOS管原理，我們這里不談，只記結(jié)果：不論N溝道還是P溝道MOS管， G極電壓都是與S極做比較。N溝道： UGUS時(shí)導(dǎo)通。 （簡單認(rèn)為）UG=US時(shí)截止。P溝道： UGUS時(shí)導(dǎo)通。 （簡單認(rèn)為）UG=US時(shí)截止。但UG比US大（或?。┒嗌俜鼤r(shí)MOS管才會(huì)飽和導(dǎo)通呢？電路符號UG比US大（或?。┒嗌俜鼤r(shí)MOS管才會(huì)飽和導(dǎo)通呢？這要看具體的MOS管，不

7、同MOS管需要的壓差不同。飽和導(dǎo)通問題：在筆記本主板上用到的NMOS可簡單分作兩大類： 信號切換用MOS管： UG比US大3V-5V即可，實(shí)際上只要導(dǎo)通即可，不必須飽和導(dǎo)通。 比如常見的：2N7002，2N7002E，2N7002K，2N7002D，F(xiàn)DV301N。 電壓通斷用MOS管： UG比US應(yīng)大于10V以上，而且開通時(shí)必須工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)。 常見的有：AOL1448，AOL1428A，AON7406，AON7702， MDV1660，AON6428L，AON6718L，AO4496，AO4712，AO6402A，AO3404，SI3456DDV，MDS1660URH，MDS2662U

8、RH，RJK0392DPA，RJK03B9DP。PMOS管則和NMOS條件剛好相反。電路符號示例1：S極極G極極D極極0V導(dǎo)通導(dǎo)通3VNMOS管： 2N7002E5V作用： 信號切換（開關(guān)）常用接法： S極接地，US=0V。截止條件： UG=US=0V。導(dǎo)通條件： UG比US大3V-5V即可， UG=3V。S極極G極極D極極電路符號示例2：導(dǎo)通導(dǎo)通+15VNMOS管： AON74065V作用： 電壓通斷（開關(guān)）常用接法： D極接輸入，UD=5V。 S極接輸出。截止條件： UG=US=0V。導(dǎo)通條件： UG比US大10V以上， UG=US+10V=15V。 （導(dǎo)通時(shí)，US=5V）0V5VS極極G

9、極極D極極電路符號示例3：導(dǎo)通導(dǎo)通+6VPMOS管： AOD425+19V作用： 電壓通斷（開關(guān)）常用接法： S極接輸入，US=19V。 D極接輸出。截止條件： UG=US=19V。導(dǎo)通條件： UG比US小10V以上， UG=US-13V=6V。0V+19V+19V電路符號如果我們想實(shí)現(xiàn)線路上電流的單向流通， 比如只讓電流由A-B，阻止由B-A 請問可以怎么做？AB方法1：加入一個(gè)二級管AB隔離作用：方法2：加入MOS管電路符號AB 所以，所謂的MOS管的隔離作用，其實(shí)質(zhì)也就是實(shí)現(xiàn)電路的單向?qū)?，它就相?dāng)于一個(gè)二級管。此處MOS管實(shí)現(xiàn)的功能就是：隔離作用。 但在電路中我們常用隔離MOS，是因?yàn)?/p>

10、： 使用二級管，導(dǎo)通時(shí)會(huì)有壓降，會(huì)損失一些電壓。而使用MOS管做隔離，在正向?qū)〞r(shí)，在控制極加合適的電壓，可以讓MOS管飽和導(dǎo)通，這樣通過電流時(shí)幾乎不產(chǎn)生壓降。電路符號示例1：PMOS管： AOL1413作用： 隔離AdapterBAT19V5V導(dǎo)通導(dǎo)通接地接地19V19V截止截止6V導(dǎo)通導(dǎo)通19V19V隔離隔離大家有興趣可分析一下：拔掉適配器后只用電池供電時(shí)AOL1413的工作情況，試試吧！ 筆記本電腦中用到的隔離MOS管只有兩個(gè)。 下面我們來分步討論一下它的原理，為了方便，隔離MOS管都用二級管代替表示。 筆記本主板上的隔離，其實(shí)質(zhì)是將適配器電壓（+19V）和電池電壓（+12V左右）分隔開

11、來。不讓它們直接相通。但又能在拔除任意一種電源時(shí)，保證電腦都有持續(xù)的供電，實(shí)現(xiàn)電源無縫切換。電路符號VINAdapter19V19V隔離隔離1. 只用適配器時(shí)只用適配器時(shí)電路符號VINBAT12V12V隔離隔離2. 只用電池時(shí)只用電池時(shí)問題：為什么在不用適配器時(shí)，還要用Q1隔離12V呢？Q1Q2 我找到的一種解釋是： 人們在使用筆記本電腦時(shí)，經(jīng)常會(huì)同時(shí)插上適配器和電池。如果遇到電網(wǎng)停電，筆記本會(huì)自動(dòng)切換到電池12V供電。這個(gè)時(shí)候適配器雖然不再供電，但仍相連在筆記本上。 如果沒有Q1隔離，12V電壓會(huì)直接進(jìn)入適配器內(nèi)部的輸出電路，有可能燒毀適配器。 這一解釋自己沒有做過驗(yàn)證，大家可以討論一下對與

12、錯(cuò)。BATAdapterQ1Q2電路符號19V12V19V隔離隔離3. 適配器適配器+電池電池問題：如果不用Q2隔離，同時(shí)插上適配器和電池會(huì)怎樣？ 現(xiàn)象是： 大電流。 當(dāng)然這只有在維修穩(wěn)壓電源上才可以看到：電流直接達(dá)到穩(wěn)壓電源的最大值6A以上，短路燈狂閃。電池充電不就是用較高的電壓加到電池上來進(jìn)行的嗎？那么，你覺得，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？ 電路符號討論：“不用Q2隔離，或者是Q2被擊穿短路時(shí)大電流的原因”19V12V19V12V0V7V7V 電池電壓一般是在12V以下，我們就將其看作12V。19V電源呢，我們也可以當(dāng)作一個(gè)大電池，那么一個(gè)19V的電池和一個(gè)12V的電池如下相連，導(dǎo)線中電流會(huì)

13、是多少呢？?A經(jīng)過兩次等效，就相當(dāng)于將一根導(dǎo)線兩端接到7V電池的兩端。電路符號 導(dǎo)線的電阻極小，如果我們認(rèn)為它是0.1歐姆。那么在導(dǎo)線中流過的電流會(huì)是多少： 7V?A 701 . 07電流電流=穩(wěn)壓電源的最大電流一般是6A左右，所以會(huì)出現(xiàn)大電流報(bào)警。 而正常的電池充電電壓是經(jīng)過芯片精密控制的，一般只比電池實(shí)際電壓高出一點(diǎn)點(diǎn)，以保證電流不會(huì)過大造成電池過分發(fā)熱。 當(dāng)Q2隔離管擊穿短路后，長時(shí)間的超負(fù)荷工作，極有可能損壞適配器。電路符號MOS管作用總結(jié)：（結(jié)合寄生二極管） 如果MOS管用作開關(guān)時(shí)，（不論N溝道還是P溝道），一定是寄生二極管的負(fù)極接輸入邊，正極接輸出端或接地。否則就無法實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能了

14、。 所以，N溝道一定是D極接輸入，S極接輸出或地。 P溝道則相反，一定是S極接輸入，D極接輸出。 如果MOS管用作隔離時(shí)，（不論N溝道還是P溝道），寄生二極管的方向一定是和主板要實(shí)現(xiàn)的單向?qū)ǚ较蛞恢隆?筆記本主板上用PMOS做隔離管的最常見，但也有極少的主板用NMOS來實(shí)現(xiàn)。電路符號5 做個(gè)挑錯(cuò)游戲吧有沒有發(fā)現(xiàn)過筆記本電路圖上的MOS管也有畫錯(cuò)的？通過前面的學(xué)習(xí)，我們來做個(gè)挑錯(cuò)游戲吧，看看你能發(fā)現(xiàn)多少錯(cuò)誤？圖1電路符號圖2兩張截圖里，你發(fā)現(xiàn)了幾處錯(cuò)誤？答案在文檔最后面。實(shí) 物實(shí) 物 篇實(shí) 物看看這些MOS管： 呵呵，都是很常見的吧？G（柵極）呢？能告訴大家，哪個(gè)腳是S（源極）嗎？哪個(gè)腳是D（

15、漏極）？是P溝道還是N溝道MOS？呵呵，這個(gè)有點(diǎn)難哦。給你萬用表，怎么測量MOS管是好是壞呢？實(shí) 物1 如何分辨三個(gè)極？首先，來看看常見的SO-8封裝MOS管吧。共有八個(gè)腳，顯然會(huì)有幾個(gè)腳內(nèi)部是相連的。第1步： 請確定MOS管PIN1（第一腳）方法：芯片上會(huì)用一個(gè)小圓點(diǎn)標(biāo)示出PIN1， 它一般會(huì)在芯片的左下角。第2步： 請確定MOS管其他腳方法：從PIN1開始，逆時(shí)針方向依次為2，3，.6，7，8腳。實(shí) 物第3步： 請確定三個(gè)極。D極單獨(dú)位于一邊，而G極是第4PIN。剩下的3個(gè)腳則是S極。它們的位置是相對固定的，記住這一點(diǎn)很有用。請注意：不論NMOS管還是PMOS管，上述PIN腳的確定方法都是

16、一樣的?？纯次覀兂Ｒ姷腘MOS管4816： 假如MOS管表面磨損，或是無法辨認(rèn)PIN1的標(biāo)記圓點(diǎn)，你可以用什么方法確認(rèn)PIN1腳，以及G極，D極和S極？ 拿出萬用表，試試吧！實(shí) 物再來看看相似的DFN封裝MOS管： 外形上來看，DNF封裝的MOS管仍舊有8個(gè)腳，但已經(jīng)變成貼片形式，節(jié)約了高度，散熱性能更好些。 但其PIN腳極性還是一樣排列。還有Ultra SO-8封裝的MOS管： Ultra SO-8封裝的MOS管相對DFN封裝厚度上有點(diǎn)增加，PIN1,2,3直接相連成為S極。實(shí) 物接下來，看看6個(gè)腳的TSOP-6封裝MOS管：SI3456 PIN1,2,5,6為D極； PIN3為G極； PI

17、N4為S極。同樣是6個(gè)腳，的SOT-363封裝MOS管則為雙MOS管：實(shí) 物最后，3PIN腳的MOS管： （1）SOT-23 PIN1為G極；PIN2為S極；PIN3為D極。但請大家特別注意：主板上標(biāo)示的PIN1與PIN2腳與此剛好顛倒了。主板圖紙上也是如此。 而且，似乎作為一種錯(cuò)誤的習(xí)慣被保持了下來。另外一種3PIN腳的MOS管： （2）TO-25212321SGD 圖紙習(xí)慣常見型號有: AOD425123實(shí) 物先從簡單的開始，拿最常見的3PIN腳MOS管（SOT-23）講起。2 它是N溝道還是P溝道的呢？ 由上一小節(jié)內(nèi)容，我們可以立即找到MOS管的G,S,D三極。SDG紅表筆（+極）接D極

18、，黑表筆（- 極）接S極： 如果，二極體值低于0.700V以下。接下來，將萬用表調(diào)到“二極體檔”。黑表筆（- 極）接D極，紅表筆（+極）接S極： 二極體值高于1.200V以上。則可以判斷，此MOS管 =為PMOS管。0.620V1.220V交換表筆：實(shí) 物過程如下：SDG紅表筆（+極）接D極，黑表筆（- 極）接S極： 如果，二極體值高于1.200V以上。萬用表調(diào)至“二極體檔”。黑表筆（- 極）接D極，紅表筆（+極）接S極： 二極體值低于0.700V以下。則此MOS管 =為NMOS管。0.620V1.490V交換表筆：如果兩次測量的結(jié)果相反。則 =為NMOS管。實(shí) 物判斷溝道的方法已經(jīng)介紹了，接

19、下來簡單談下依據(jù)。 MOS管（絕緣柵增強(qiáng)型）的G極與S極、D極之間絕緣；而S極與D極在沒有導(dǎo)通之前內(nèi)阻很大，也可以簡單認(rèn)為是斷開的。 因此，G，D，S之間用二極體檔測量時(shí)，應(yīng)該是兩兩都不相通。 以上是在沒有考慮MOS管內(nèi)部的寄生二極管的前提下得出的結(jié)論。 而實(shí)際上，在測量判斷溝道類型時(shí)，這個(gè)存在于DS極之間的體內(nèi)二極管（寄生二極管）才是關(guān)鍵！ 換句話說，我們量的就是這個(gè)寄生二極管。導(dǎo)通截止0.620V1.770V交換表筆：NMOS實(shí) 物3PIN腳的說過了，再來看看6PIN腳的MOS管（ TSOP-6封裝）： 由上一小節(jié)我們知道，只要知道MOS的第一腳PIN1，那我們就可以通過三極與PIN腳間的

20、對應(yīng)關(guān)系（如右圖）立即判斷出G，D，S極。 但假如，MOS管無法辨認(rèn)PIN1怎么辦？（比如表面污損） 不管怎樣，三極首先得辨認(rèn)，之后才是判斷N溝道或P溝道的問題。 接下來，我們就不妨先說說：在PIN1無法辨認(rèn)的情況下，如何靠萬用表判斷三極。判斷原則：6PIN中相通的4PIN是D極。之后，對照右上圖確定出G極，S極。要么相通相通DDDDSG要么GSDDDD456123342516實(shí) 物G極，D極和S極知道后，N溝道P溝道的判斷方法和前面還是一樣：1DDGDDS1DDGDDS1.850V0.530V交換表筆：=為NMOS管。實(shí) 物測量的二極體值相反時(shí)，為PMOS管：1DDGDDS1DDGDDS0.

21、450V1.560V交換表筆：=為PMOS管。P-MOS(3)(4)(1,2,5,6)實(shí) 物 DFN封裝和Ultra SO-8封裝的MOS管因?yàn)橥庑为?dú)特，一眼即可辨認(rèn)D極，其他兩極也就好依從判斷，用不著萬用表。 至于溝道類型的判斷，方法和前面一樣，就不再羅嗦了。 讓我們直接進(jìn)入SO-8封裝MOS管環(huán)節(jié)吧。 還是先來看看： MOS管無法用眼睛辨認(rèn)PIN1時(shí)，怎樣用萬用表找G、D、S極？判斷原則：單邊4PIN全通的是D極。之后，對照下圖確定出G極，S極。0.000V如果大家足夠細(xì)心，根據(jù)MOS管有一邊存在小小的倒角，仍然能確定PIN1。1PIN實(shí) 物 SO-8封裝MOS管溝道類型的判斷，方法和前面

22、一樣，不再詳述。 至于最后一種MOS管： SOT-363封裝雙MOS管因?yàn)樗膶ΨQ性，只要正面朝向自己，無論怎樣擺放，左下角都可以認(rèn)為是PIN1。 1PIN1PIN 所以呀，在主板上更換這種MOS管時(shí)，完全不用擔(dān)心裝反的問題。即使裝反了，一樣可以正常使用。 三極腳位好判斷，溝道類型判斷還是和前面一樣。 實(shí) 物測量的注意事項(xiàng)： 以上都是在MOS管沒有被接入任何電路的情形下，進(jìn)行的測量。 如果MOS管在板時(shí)進(jìn)行測量，測量的值會(huì)受到所在電路的影響，有可能會(huì)誤導(dǎo)判讀。 建議在板測量出異常時(shí)，最好取下進(jìn)行一次復(fù)判。 測量前，最好用表筆金屬針頭部分短接MOS管G極與S極，以釋放MOS管G極可能殘留的靜電電

23、荷。 因?yàn)镚極如果存在靜電電壓可能會(huì)造成D與S極處于導(dǎo)通狀態(tài)，而引起誤判。 我們這里測量用的是數(shù)字萬用表。（當(dāng)調(diào)至“二極管檔”時(shí)，紅表筆是正極（+），黑表筆是負(fù)極（-） 如果使用指針式萬用表，注意紅黑表筆上電壓極性剛好相反，請注意測量的結(jié)果應(yīng)該顛倒才對。實(shí) 物3 能測量出MOS管是好是壞嗎？ 了解了前面那些內(nèi)容，相信這個(gè)問題對大家來說已經(jīng)不是難事。下面呢，做個(gè)簡單小結(jié)：將萬用表調(diào)至“二極體檔”，用表筆分別接觸三個(gè)極，測量兩兩之間的值，并交換位置。這樣會(huì)有六種組合，測到6個(gè)值。這其中只有1個(gè)值會(huì)低于0.700V以下（0.200V以上）。否則 。 =為良品=為不良品說說看，該怎么做呢？不妨動(dòng)手試一

24、試！實(shí) 物注意事項(xiàng)： 除了49頁提到過的注意事項(xiàng)之外，還請注意： 測量中，當(dāng)紅表筆接G極，黑表筆接S極之后，有可能在接下來測量DS這組值時(shí)，發(fā)現(xiàn)DS間竟短路了，二極體值接近0.001V。 本來在前面剛測量過是好的。有些MOS管短路很快就消失了，而有些則需要較長時(shí)間才恢復(fù)。 這同樣是因?yàn)镸OS管GS極間存在一定的極間電容，測量中引入的電壓在上面殘留。如果電壓極性剛好符合MOS管導(dǎo)通條件，此時(shí)測量DS間當(dāng)然就會(huì)表現(xiàn)為短路現(xiàn)象。只有當(dāng)GS極間電容上的電荷漏光或消散完后，DS間才會(huì)恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)。 解決的辦法是： 用表筆金屬針頭部分短接MOS管G極與S極，釋放MOS管GS極間電容上殘留的電荷。 如果再次

25、測量DS間仍然短路，才能判定MOS管短路了。 答 案挑錯(cuò)游戲-答案： （第33頁）畫法錯(cuò)誤畫法錯(cuò)誤挑錯(cuò)游戲-答案： （第33頁） 答 案中間襯底箭頭中間襯底箭頭與與S極短接極短接是正確畫法是正確畫法S極極G極極D極極G極極S極極D極極挑錯(cuò)游戲-答案： （第33頁） 答 案修改后畫法修改后畫法S極極G極極D極極G極極S極極D極極中間襯底箭頭（不論方向朝里朝外）與S極相連是正確畫法。 答 案挑錯(cuò)游戲-答案： （第34頁）畫法錯(cuò)誤畫法錯(cuò)誤增強(qiáng)型MOS管中間為斷續(xù)線。ENDQ & A電路符號2 他們是N溝道還是P溝道？三個(gè)腳的極性判斷完后，接下就該判斷是P溝道還是N溝道了：S極極G極極D極極箭頭指向箭頭指向G極的是極的是N溝道溝道N溝道溝道MOSFET電路符號3 寄生二極管的方向如何判定？接下來，是寄生二極管的方向判斷： S極極G極極D極極N溝道溝道S極極G極極D極極P溝道溝道它的判斷規(guī)則就是： N