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，一個小測試： 電路符號G（柵極）呢？請回答：哪個腳是S（源極）？哪個腳是D（漏極）？是P溝道還是N溝道MOS？如果接入電路，D極和S極，哪一個該接輸入，哪個接輸出？你答對了嗎？再來一個，試試看： 電路符號G（柵極）呢？哪個腳是S（源極）？哪個腳是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，哪一個該接輸入，哪個接輸出？這次怎么樣？電路符號1 三個極怎么判定三個極怎么判定 ？MOS管符號上的三個腳的辨認(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，

2、兩根線相交兩根線相交的就是；電路符號2 他們是他們是N溝道還是溝道還是P溝道？溝道？三個腳的極性判斷完后，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：小測試：先判斷是什么溝道，再判斷三個腳極性。先判斷是什么溝道，再判斷三個腳極性。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？寄生二極管的方向如何判

3、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，一個簡單的識別方法是：（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：要么都由要么都由S指向指向D，要么都由要么都由D指向指向S。0V截止截止5V導(dǎo)通導(dǎo)通電路符號4 它能干嗎用呢？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： 開關(guān)作用；1. 隔離作

4、用。 此處電壓此處電壓被拉低被拉低 開關(guān)作用開關(guān)作用(1):PQ27控制腳為低電平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 開關(guān)作用開關(guān)作用(1):PQ27控制腳為高電平控制腳為高電平電路符號 以上MOS開關(guān)實現(xiàn)的是信號切換信號切換（高低電平切換）。（高低電平切換）。 再來看個MOS開關(guān)實現(xiàn)電壓通斷電壓通斷的例子吧。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)實現(xiàn)電壓通斷電壓通斷的例子：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)時在電路

5、中的連接方法”嗎？ 其實關(guān)鍵就是： 確定哪一個極連接輸入輸入端；哪個極連接輸出輸出端。 控制極電平為“ ？V ” 時MOS管導(dǎo)通（飽和導(dǎo)通）？ 控制極電平為“ ？V ” 時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： MOS管中的寄生二極管方向是關(guān)鍵。電路符號 小結(jié)：小結(jié)：“MOS管用作開關(guān)時在電路中的連接方法管用作開關(guān)時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)通時導(dǎo)通時導(dǎo)通時導(dǎo)通時電路符號 反證：反證：NMOS管正確

6、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。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)：小結(jié)：“MOS管的開關(guān)條件管的開關(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MOS管導(dǎo)通（飽和導(dǎo)通）？ 控制極電平為“ ？V ” 時MOS管截止？這個問題涉及到MOS管原理，我們這里不談，只記結(jié)果：不論N溝道

7、還是P溝道MOS管， G極電壓都是與S極做比較。N溝道： UGUS時導(dǎo)通。 （簡單認(rèn)為）UG=US時截止。P溝道： UGUS時導(dǎo)通。 （簡單認(rèn)為）UG=US時截止。但UG比US大（或?。┒嗌俜鼤rMOS管才會飽和導(dǎo)通呢？電路符號UG比US大（或小）多少伏時MOS管才會飽和導(dǎo)通呢？這要看具體的MOS管，不同MOS管需要的壓差不同。飽和飽和導(dǎo)通問題：導(dǎo)通問題：在筆記本主板上用到的NMOS可簡單分作兩大類： 信號切換信號切換用MOS管： UG比US大3V-5V即可，實際上只要導(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

8、電壓通斷用MOS管： UG比US應(yīng)大于10V以上，而且開通時必須工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)。 常見的有：AOL1448，AOL1428A，AON7406，AON7702， MDV1660，AON6428L，AON6718L，AO4496，AO4712，AO6402A，AO3404，SI3456DDV，MDS1660URH，MDS2662URH，RJK0392DPA，RJK03B9DP。PMOS管則和NMOS條件剛好相反。電路符號示例示例1：S極極G極極D極極0V導(dǎo)通導(dǎo)通3VNMOS管：管： 2N7002E5V作用：作用： 信號切換信號切換（開關(guān)）（開關(guān)）常用接法：常用接法： S極接地，US=0V。截止

9、條件：截止條件： UG=US=0V。導(dǎo)通條件：導(dǎo)通條件： UG比US大3V-5V即可， UG=3V。S極極G極極D極極電路符號示例示例2：導(dǎo)通導(dǎo)通+15VNMOS管：管： AON74065V作用：作用： 電壓通斷電壓通斷（開關(guān)）（開關(guān)）常用接法：常用接法： D極接輸入，UD=5V。 S極接輸出。截止條件：截止條件： UG=US=0V。導(dǎo)通條件：導(dǎo)通條件： UG比US大10V以上， UG=US+10V=15V。 （導(dǎo)通時，US=5V）0V5VS極極G極極D極極電路符號示例示例3：導(dǎo)通導(dǎo)通+6VPMOS管：管： AOD425+19V作用：作用： 電壓通斷電壓通斷（開關(guān)）（開關(guān)）常用接法：常用接法：

10、 S極接輸入，US=19V。 D極接輸出。截止條件：截止條件： UG=US=19V。導(dǎo)通條件：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：加入一個二級管AB隔離作用隔離作用：方法2：加入MOS管電路符號AB 所以，所謂的MOS管的隔離作用，其實質(zhì)也就是實現(xiàn)電路的單向?qū)?，它就相?dāng)于一個二級管。此處MOS管實現(xiàn)的功能就是：隔離作用隔離作用。 但在電路中我們常用隔離MOS，是因為： 使用二級管，導(dǎo)通時會有壓降，會損失一些電壓。而使用MOS管做隔離，在

11、正向?qū)〞r，在控制極加合適的電壓，可以讓MOS管飽和導(dǎo)通，這樣通過電流時幾乎不產(chǎn)生壓降。電路符號示例示例1：PMOS管：管： AOL1413作用：作用： 隔離隔離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。 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，其實質(zhì)是將適配器電壓（+19V）和電池電壓（+12V左右）分隔開來。不讓它們直接相通。但又能在拔除任意一種電源時，保證

12、電腦都有持續(xù)的供電，實現(xiàn)電源無縫切換。電路符號VINAdapter19V19V隔離隔離1. 只用適配器時只用適配器時電路符號VINBAT12V12V隔離隔離2. 只用電池時只用電池時問題：問題：為什么在不用適配器時，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，經(jīng)常會同時插上適配器和電池。如果遇到電網(wǎng)停電，筆記本會自動切換到電池12V供電。這個時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證，大家可以討論一下對與錯。這一解釋自己沒有做過驗證，大家可以討論一下對

13、與錯。BATAdapterQ1Q2電路符號19V12V19V隔離隔離3. 適配器適配器+電池電池問題：問題：如果不用Q2隔離，同時插上適配器和電池會怎樣？ 現(xiàn)象是： 大電流。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，為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？ 電路符號討論：討論：“不用不用Q2隔離，或者是隔離，或者是Q2被擊穿短路時大電流的原因被擊穿短路時大電流的原因”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)作一個大電池

14、，那么一個19V的電池和一個12V的電池如下相連，導(dǎo)線中電流會是多少呢？?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，所以會出現(xiàn)大電流報警。 而正常的電池充電電壓是經(jīng)過芯片精密控制的，一般只比電池實際電壓高出一點點，以保證電流不會過大造成電池過分發(fā)熱。 當(dāng)Q2隔離管擊穿短路后，長時間的超負(fù)荷工作，極有可能損壞適配器。電路符號MOS管作用總結(jié)：管作用總結(jié)：（結(jié)合寄生二極管） 如果MOS管用作開關(guān)開關(guān)時，（不論N溝道還是P溝道）

15、，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。否則就無法實現(xiàn)開關(guān)功能了。 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管用作隔離隔離時，（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來實現(xiàn)。電路符號5 做個挑錯游戲吧做個挑錯游戲吧有沒有發(fā)現(xiàn)過筆記本電路圖上的MOS管也有畫錯的？通過前面的學(xué)習(xí)，我們來做個挑錯游戲吧，看看你能發(fā)現(xiàn)多少錯誤？圖圖1電路符號圖圖2兩張截圖里，你發(fā)現(xiàn)了幾處錯誤？答案在文檔最后面。實 物實 物 篇實 物看

16、看這些MOS管： 呵呵，都是很常見的吧？G（柵極）呢？能告訴大家，哪個腳是S（源極）嗎？哪個腳是D（漏極）？是P溝道還是N溝道MOS？呵呵，這個有點難哦。給你萬用表，怎么測量MOS管是好是壞呢？實 物1 如何分辨三個極？如何分辨三個極？首先，來看看常見的SO-8封裝MOS管吧。共有八個腳，顯然會有幾個腳內(nèi)部是相連的。第1步： 請確定MOS管PIN1（第一腳）方法：芯片上會用一個小圓點標(biāo)示出PIN1， 它一般會在芯片的左下角。第2步： 請確定MOS管其他腳方法：從PIN1開始，逆時針方向依次為2，3，.6，7，8腳。實 物第3步： 請確定三個極。D極單獨位于一邊，而G極是第4PIN。剩下的3個腳

17、則是S極。它們的位置是相對固定的，記住這一點很有用。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，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 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封裝厚度上有點增加，PIN1,2,3直接相連成為S極。實

18、 物接下來，看看6個腳的TSOP-6封裝MOS管：SI3456 PIN1,2,5,6為D極； PIN3為G極； PIN4為S極。同樣是6個腳，的SOT-363封裝MOS管則為雙MOS管：實 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)示的主板上標(biāo)示的PIN1與與PIN2腳與此剛好顛倒了。腳與此剛好顛倒了。主板圖紙上也是如此。主板圖紙上也是如此。 而且，似乎作為一種錯誤的習(xí)慣被保持了下來。另外一種3PIN腳的MOS管： （2）TO-25212321SGD 圖紙習(xí)慣圖紙習(xí)慣常見型號有: AOD425123實 物先從簡

19、單的開始，拿最常見的3PIN腳MOS管（SOT-23）講起。2 它是它是N溝道還是溝道還是P溝道的呢？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紅表筆紅表筆（+極極）接D極，黑表筆黑表筆（- 極極）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”。黑表筆黑表筆（- 極極）接D極，紅表筆紅表筆（+極極）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 物過程如下：SDG紅表筆紅表筆（+極極）接D極，黑表筆黑表筆（- 極極）接S極： 如果，二極體值高于1.200V以上

20、。萬用表調(diào)至“二極體檔”。黑表筆黑表筆（- 極極）接D極，紅表筆紅表筆（+極極）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 物判斷溝道的方法已經(jīng)介紹了，接下來簡單談下依據(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，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。 而實際上，在測量判斷溝道類型時，這個存在于DS極之間的體內(nèi)二極之間的體內(nèi)二極管（寄

21、生二極管）才是關(guān)鍵！極管（寄生二極管）才是關(guān)鍵！ 換句話說，我們量的就是這個寄生二極管寄生二極管。導(dǎo)通截止0.620V1.770V交換表筆：NMOS實 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中相通的中相通的4PIN是是

22、D極極。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 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 物測量的二極體值相反時，為PMOS管：1DDGDDS1DDGDDS0.450V1.560V交換表筆：=為PMOS管。P-MOS(3)(4)(1,2,5,6)實 物 DFN封裝和Ultra SO-8封裝的MOS管因為外形獨特，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

23、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，怎樣用萬用表找G、D、S極？判斷原則：單邊單邊4PIN全通的是全通的是D極極。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 物 SO-8封裝MOS管溝道類型的判斷，方法和前面一樣，不再詳述。 至于最后一種MOS管： SOT-363封裝雙MOS管因為它的對稱性，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，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

24、極腳位好判斷，溝道類型判斷還是和前面一樣。 實 物測量的注意事項：測量的注意事項： 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管在板時進(jìn)行測量，測量的值會受到所在電路的影響，有可能會誤導(dǎo)判讀。 建議在板測量出異常時，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荷。 因為G極如果存在靜電電壓可能會造成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，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 物3 能測量