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MOSFET

科目:

  • MOS電晶體概述
  • MOS管作為開關
  • MOS管特性

MOS管通用:
MOSFET(這是金屬氧化物半導體場效電晶體的縮寫)用於許多微控制器中。 MOSFET 最好與普通電晶體進行比較,因為 FET 和電晶體都具有三個連接,因此能夠控制電流。 FET 與普通電晶體的差別在於,FET 只需要電壓即可進行開關,而電晶體則需要電流。 因此,無需能量即可控制 FET,這有利於將微控制器中產生的熱量降至最低。

該圖顯示了 MOSFET。 三個引腳分別是「閘極」、「汲極」和「源極」連接。

MOS管作為開關:
對於 N-MOS 電晶體,閘極必須變成正極才能開啟 FET。 本頁尚未描述 P-MOS 電晶體。
左側連接變為 門(克) 稱為,最上面的一個稱為 排水(d) 底部的一個變成了 來源 說。

如果向閘極施加正電壓,在電場的影響下,在閘極絕緣層的正下方會產生大量的電子。 這會在汲極和源極之間創建一個 n 通道,從而實現汲極和源極之間的直接傳導。 符號中的箭頭表示電子流的方向。 對於 n-MOS,箭頭指向通道。

閘極也稱為控制電極。 與一般電晶體相比,汲極與集電極最相似,源極與射極最相似。 通常,汲極和源極之間不可能導通,因為它們之間存在 np-pn 交叉。 這相當於兩個二極體的陰極相互接觸。

此圖顯示了電池、開關、LED 和 MOSFET。 當開關閉合時,閘極上有電壓。 這會在汲極和源極之間產生傳導,從而導致電流流動。 由於電流流過電阻和 LED,LED 就會點亮。

在此範例中,門由手動操作開關控制。 實際上,門是由 ECU 控制的。 排水管連接至執行器的負極連接; 圖中 LED 為執行器。 電源連接至電瓶接地。

MOS管特性:
就像普通電晶體一樣,MOSFET也有一個特性。 此特性可用於確定閘極上的電壓必須為多少才能透過 MOSFET 控制執行器。
下圖左側為 5 瓦燈的示意圖,由 MOSFET 控制。 MOSFET的特性曲線如右圖所示。 通過漏極的電流可以在特性曲線的垂直軸(Y 軸)上看到。 汲極和源極之間的電壓差可以在水平軸(X 軸)上讀取。

如果由於 ECU 向閘極提供電源電壓而導致電晶體導通,則電流將會流動,燈就會亮起。 在這種情況下用電壓表測得的電壓為12伏特。 對於 5 瓦燈,流過漏極的電流為 0,42 安培 (420 mA)。

現在已知 12 伏特電壓和 420 mA 電流,可以將這兩個交點輸入到特性曲線中。 這兩點之間可以畫一條線。 這是稅線。 此負載線可用於確定閘極上的最小電壓必須為多少才能使 MOSFET 導通。 為了確保 MOSFET 得到完全控制,閘極電壓始終設定高於所需電壓。 對於普通晶體管,考慮係數 1,5 Ibk。
特性曲線顯示閘極上的理想電壓為5,5伏特。 通過汲極的電流越大,閘極上的電壓必須越高,MOSFET 才能導通。