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MOSFET

翁德沃彭:

  • MOS晶体管概述
  • MOS管作为开关
  • MOS管特性

MOS管通用:
MOSFET(这是金属氧化物半导体场效应晶体管的缩写)用于许多微控制器中。 MOSFET 最好与普通晶体管进行比较,因为 FET 和晶体管都具有三个连接,因此能够控制电流。 FET 与普通晶体管的区别在于,FET 只需要电压即可进行开关,而晶体管则需要电流。 因此,无需能量即可控制 FET,这有利于将微控制器中产生的热量降至最低。

该图显示了 MOSFET。 三个引脚分别是“栅极”、“漏极”和“源极”连接。

MOS管作为开关:
对于 N-MOS 晶体管,栅极必须变为正极才能打开 FET。 本页尚未描述 P-MOS 晶体管。
左侧连接变为 门(克) 称为,最上面的一个称为 排水(d) 底部的一个变成了 来源 调用。

如果向栅极施加正电压,则在电场的影响下,在栅极绝缘层的正下方会产生大量的电子。 这会在漏极和源极之间创建一个 n 沟道,从而实现漏极和源极之间的直接传导。 符号中的箭头表示电子流的方向。 对于 n-MOS,箭头指向通道。

栅极也称为控制电极。 与普通晶体管相比,漏极与集电极最相似,源极与发射极最相似。 通常,漏极和源极之间不可能导通,因为它们之间存在 np-pn 交叉。 这相当于两个二极管的阴极相互接触。

该图显示了电池、开关、LED 和 MOSFET。 当开关闭合时,栅极上有电压。 这会在漏极和源极之间产生传导,从而导致电流流动。 由于电流流过电阻和 LED,LED 就会点亮。

在此示例中,门由手动操作开关控制。 实际上,门是由 ECU 控制的。 排水管连接至执行器的负极连接; 图中 LED 为执行器。 电源连接至电池接地。

MOS管特性:
就像普通晶体管一样,MOSFET也有一个特性。 该特性可用于确定栅极上的电压必须为多少才能通过 MOSFET 控制执行器。
下图左侧为 5 瓦灯的示意图,由 MOSFET 控制。 MOSFET的特性曲线如右图所示。 通过漏极的电流可以在特性曲线的垂直轴(Y 轴)上看到。 漏极和源极之间的电压差可以在水平轴(X 轴)上读取。

如果由于 ECU 向栅极提供电源电压而导致晶体管导通,则电流将会流动,灯就会点亮。 在这种情况下用电压表测得的电压为12伏。 对于 5 瓦灯,流过漏极的电流为 0,42 安培 (420 mA)。

现在已知 12 伏电压和 420 mA 电流,可以将这两个交点输入到特性曲线中。 可以在这两点之间画一条线。 这是税线。 该负载线可用于确定栅极上的最小电压必须为多少才能使 MOSFET 导通。 为了确保 MOSFET 得到完全控制,栅极上的电压始终大于所需的电压。 对于普通晶体管,考虑系数 1,5 Ibk。
特性曲线显示栅极上的理想电压为5,5伏。 通过漏极的电流越大,栅极上的电压必须越高,MOSFET 才能导通。