MOS管原理非常詳細課件

1、MOS管原理非常詳細MOS管原理非常詳細MOS管原理非常詳細 我們在筆記本主板維修中見到的MOS管幾乎都是絕緣柵增強型，這里也就只說說它的那些事兒吧。 而且，我們不談原理，只談應用。 呵呵，讓我們來看看MOS管，分辨一下他們怎么區(qū)別，怎么用吧。我們分“電路符號”和“實物”兩部分來看吧。 MOS管原理非常詳細MOS管原理非常詳細MOS管原理非常詳細 我們在筆記本主板維修中見到的MOS管幾乎都是絕緣柵增強型，這里也就只說說它的那些事兒吧。 而且，我們不談原理，只談應用。 呵呵，讓我們來看看MOS管，分辨一下他們怎么區(qū)別，怎么用吧。我們分“電路符號”和“實物”兩部分來看吧。 我們在筆記本主板維修中見

2、到的MOS管 1 三個極怎么判定 電路符號： 2 區(qū)別他們是N溝道還是P溝道3 寄生二極管的方向如何判定4 它能干嗎用呢5 簡單嗎？那我們來做個挑錯游戲吧 1 三個極怎么分辨 實物： 2 它是N溝道還是P溝道的呢3 能量出它是好是壞嗎1 三個極怎么判定 電路符號： 2 區(qū)別他們電路符號電路符號篇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？開始之前，一個小測試： 電路符號G（柵極）呢？請回答：哪個腳再來一個，試試看： 電路符號G（柵極）呢

3、？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？再來一個，試試看： 電路符號G（柵極）呢？哪個腳是S（源極）電路符號1 三個極怎么判定 ？MOS管符號上的三個腳的辨認要抓住關鍵地方 。 D極，不論是P溝道還是N溝道，是單獨引線的那邊。S極G極D極G極，不用說比較好認。S極，不論是P溝道還是N溝道，兩根線相交的就是；電路符號1 三個極怎么判定 ？MOS管符號上的三個腳電路符號2 他們是N溝道還是P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G極D極箭頭指向G極的是N溝道N溝道M

4、OSFET電路符號2 他們是N溝道還是P溝道？三個腳的極性判斷電路符號S極G極D極箭頭背向G極的是P溝道當然也可以先判斷溝道類型，再判斷三個腳極性。P溝道MOSFET電路符號S極G極D極箭頭背向G極的是P溝道當然也可以先判斷溝電路符號S極G極D極小測試：先判斷是什么溝道，再判斷三個腳極性。S極G極D極231123P溝道MOSFETN溝道MOSFET電路符號S極G極D極小測試：S極G極D極231123P溝道M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G極D極N溝道S極G極D極P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。寄生二極管電

5、路符號3 寄生二極管的方向如何判定？接下來，是寄生電路符號S極G極D極N溝道S極G極D極P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S指向D，要么都由D指向S。電路符號S極G極D極N溝道S極G極D極P溝道上面方法不太好記0V截止5V導通電路符號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： 開關作用； 隔離作用。 此處電壓被拉低 開關作用(1):PQ27控制腳為低電平0V截止5V導通電路符號4 它能干嗎用呢？在我們天天面電路符號此處電壓不被拉低3VG

6、ND導通0V截止 開關作用(1):PQ27控制腳為高電平電路符號此處電壓3VGND導通0V截止 開關作用(1):電路符號 以上MOS開關實現(xiàn)的是信號切換（高低電平切換）。 再來看個MOS開關實現(xiàn)電壓通斷的例子吧。由+1.5V_SUS產(chǎn)生+1.5V電路（1）0V截止0V電路符號 以上MOS開關實現(xiàn)的是信號切換（高低電電路符號MOS開關實現(xiàn)電壓通斷的例子：由+1.5V_SUS產(chǎn)生+1.5V電路（2）+15V導通+1.5V電路符號MOS開關實現(xiàn)電壓通斷的例子：由+1.5V_SUS產(chǎn)電路符號 看過前面的例子，你能總結(jié)出“MOS管用做開關時在電路中的連接方法”嗎？ 其實關鍵就是： 確定哪一個極連接輸入端

7、；哪個極連接輸出端。 控制極電平為“ ？V ” 時MOS管導通（飽和導通）？ 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鍵。電路符號 看過前面的例子，你能總結(jié)出“MOS管用電路符號 小結(jié)：“MOS管用作開關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G極D極P溝道S極G極D極N溝道輸入端輸入端輸出端輸出端導通時導通時電路符號 小結(jié)：“MOS管用作開關時在電路中的連電路符號 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

8、輸出。S極G極D極P溝道S極G極D極N溝道輸入假如：S接輸入，D接輸出呢？輸出由于寄生二極管直接導通，因此S極電壓可以無條件到D極，MOS管就失去了開關的作用。假如反接：D接輸入，S接輸出。輸入輸出同樣失去了開關作用。電路符號 反證：NMOS管正確接法：PMOS管正電路符號小結(jié)：“MOS管的開關條件” 前面解決了MOS管的接法問題，接下來談談MOS管的開關條件： 控制極電平為“ ？V ” 時MOS管導通（飽和導通）？ 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時導通。

9、 （簡單認為）UG=US時截止。P溝道： UGUS時導通。 （簡單認為）UG=US時截止。但UG比US大（或小）多少伏時MOS管才會飽和導通呢？電路符號小結(jié)：“MOS管的開關條件” 前面電路符號UG比US大（或小）多少伏時MOS管才會飽和導通呢？這要看具體的MOS管，不同MOS管需要的壓差不同。飽和導通問題：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，實際上只要導通即可，不必須飽和導通。 比如常見的：2N7002，2N7002E，2N7002K，2N7002D，F(xiàn)DV301N。 電壓通斷用MOS管： UG比US應大于10V以上，而且開通時必

10、須工作在飽和導通狀態(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UG比US大（或?。┒嗌俜鼤rMOS管才會飽和導通呢？電路符號示例1：S極G極D極0V導通3VNMOS管： 2N7002E5V作用： 信號切換（開關）常用接法： S極接地，US=0V。截止條件： UG=US=0V。導通條件： UG比US大3

11、V-5V即可， UG=3V。電路符號示例1：S極G極D極0V導通3VNMOS管：5V作用S極G極D極電路符號示例2：導通+15VNMOS管： AON74065V作用： 電壓通斷（開關）常用接法： D極接輸入，UD=5V。 S極接輸出。截止條件： UG=US=0V。導通條件： UG比US大10V以上， UG=US+10V=15V。 （導通時，US=5V）0V5VS極G極D極電路符號示例2：導通+15VNMOS管：5V作用S極G極D極電路符號示例3：導通+6VPMOS管： AOD425+19V作用： 電壓通斷（開關）常用接法： S極接輸入，US=19V。 D極接輸出。截止條件： UG=US=19V

12、。導通條件： UG比US小10V以上， UG=US-13V=6V。0V+19V+19VS極G極D極電路符號示例3：導通+6VPMOS管：+19V作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：電路符號如果我們想實現(xiàn)線路上電流的單向流通，AB方法1：加入方法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)ǎ拖喈斢谝粋€二級管。此處MOS管實現(xiàn)的功能就是：隔離作用。 但在電路中我們常用隔離MOS，是因為： 使用二級管，導通時會有壓降，會損失一些電壓。而使用MOS

13、管做隔離，在正向?qū)〞r，在控制極加合適的電壓，可以讓MOS管飽和導通，這樣通過電流時幾乎不產(chǎn)生壓降。方法2：加入MOS管電路符號AB 所以，所謂的MO電路符號示例1：PMOS管： AOL1413作用： 隔離AdapterBAT19V5V導通接地19V19V截止6V導通19V19V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！電路符號示例1：PMOS管：作用：AdapterBAT19V 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

14、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1. 只用適配器時 筆記本電腦中用到的隔離MOS管只有兩個。 電路符號VINBAT12V12V隔離2. 只用電池時問題：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電壓會直接進入適配器內(nèi)部的輸出電路，有可能燒毀適配器。 這

15、一解釋自己沒有做過驗證，大家可以討論一下對與錯。電路符號VINBAT12V12V隔離2. 只用電池時問題：為BATAdapterQ1Q2電路符號19V12V19V隔離3. 適配器+電池問題：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。 當然這只有在維修穩(wěn)壓電源上才可以看到：電流直接達到穩(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行的嗎？那么，你覺得，為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？ BATAdapterQ1Q2電路符號19V12V19V隔離3電路符號討論：“不用Q2隔離，或者是Q2被擊穿短路時大電流的原因”19V12V19V12V0V7V7V

16、電池電壓一般是在12V以下，我們就將其看作12V。19V電源呢，我們也可以當作一個大電池，那么一個19V的電池和一個12V的電池如下相連，導線中電流會是多少呢？?A經(jīng)過兩次等效，就相當于將一根導線兩端接到7V電池的兩端。電路符號討論：“不用Q2隔離，或者是Q2被擊穿短路時大電流的電路符號 導線的電阻極小，如果我們認為它是0.1歐姆。那么在導線中流過的電流會是多少： 7V?A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Q2隔離管擊穿短路后，長時間的超負荷工作，極有

17、可能損壞適配器。電路符號 導線的電阻極小，如果我們認為7V?A電流=電路符號MOS管作用總結(jié)：（結(jié)合寄生二極管） 如果MOS管用作開關時，（不論N溝道還是P溝道），一定是寄生二極管的負極接輸入邊，正極接輸出端或接地。否則就無法實現(xiàn)開關功能了。 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MOS管作用總結(jié)：（結(jié)合寄生二極管） 如電路符號5 做個挑錯游戲吧有沒有發(fā)

18、現(xiàn)過筆記本電路圖上的MOS管也有畫錯的？通過前面的學習，我們來做個挑錯游戲吧，看看你能發(fā)現(xiàn)多少錯誤？圖1電路符號5 做個挑錯游戲吧有沒有發(fā)現(xiàn)過筆記本電路圖上電路符號圖2兩張截圖里，你發(fā)現(xiàn)了幾處錯誤？答案在文檔最后面。電路符號圖2兩張截圖里，答案在文檔最后面。實 物實 物 篇實 物實 物 篇實 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 物看看這些MOS管： 呵呵，都是很常見的吧？G（柵極）實 物1 如何分辨三個極？首先，來看看常見的SO-

19、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1 如何分辨三個極？首先，來看看常見的SO-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PIN1的標記圓

20、點，你可以用什么方法確認PIN1腳，以及G極，D極和S極？ 拿出萬用表，試試吧！實 物第3步： 請確定三個極。D極單獨位于一邊，而G極是實 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 物再來看看相似的DFN封裝MOS管： 外形上來看實 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

21、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 物接下來，看看6個腳的TSOP-6封裝MOS管：SI3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，似乎作為一種錯誤的習慣被保持了下來。另外一種3PIN腳的MOS管： （2）TO-25212321SGD 圖紙習慣常見型號有: AOD425123實 物最后，3PIN腳的MOS管： （1）SOT-23 實 物先從簡單的開始，拿最常見的3PIN腳MOS管（SOT-

22、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，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 物先從簡單的開始，拿最常見的3PIN腳MOS管（SOT實 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（+

23、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 物過程如下：SDG紅表筆（+極）接D極，黑表筆（- 極實 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（絕緣柵增強型）的G極與S極、D極之間絕緣；而S極與D極在沒有導通之前內(nèi)阻很大，也可以簡單認為是斷開的。 因此，G，D，S之間用二極體檔測量時，應該是兩兩都不相通。 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)二極管（寄生二極管）才是關鍵！ 換句話說，

24、我們量的就是這個寄生二極管。導通截止0.620V1.770V交換表筆：NMOS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)。 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腳間的對應關系（如右圖）立即判斷出G，D，S極。 但假如，MOS管無法辨認PIN1怎么辦？（比如表面污損） 不管怎樣，三極首先得辨認，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

25、出G極，S極。要么相通相通DDDDSG要么GSDDDD456123342516實 物3PIN腳的說過了，再來看看6PIN腳的MOS管（ 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G極，D極和S極知道后，N溝道P溝道的判斷方法和前面實 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 物測量的二極體值相反時，為PMOS管：1DDGDDS1實 物 DFN封裝和Ultra SO-8封

26、裝的MOS管因為外形獨特，一眼即可辨認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PIN1時，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 DFN封裝和Ultra SO-8封裝的M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

27、稱性，只要正面朝向自己，無論怎樣擺放，左下角都可以認為是PIN1。 1PIN1PIN 所以呀，在主板上更換這種MOS管時，完全不用擔心裝反的問題。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 物 SO-8封裝MOS管溝道類型的判斷，方法和實 物測量的注意事項： 以上都是在MOS管沒有被接入任何電路的情形下，進行的測量。 如果MOS管在板時進行測量，測量的值會受到所在電路的影響，有可能會誤導判讀。 建議在板測量出異常時，最好取下進行一次復判。 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。（當調(diào)至“二極管檔”時，紅表筆是正極（+），黑表筆是負極（-） 如果