標(biāo)題: 場效應(yīng)管(MOS)在開關(guān)電路中的應(yīng)用 [打印本頁]

作者: 51黑科技    時間: 2016-2-1 02:09
標(biāo)題: 場效應(yīng)管(MOS)在開關(guān)電路中的應(yīng)用

場效應(yīng)管在mpn中,它的長相和我們前面講的三極管極像,所以有不少修mpn的朋友好長時間還分不清楚,統(tǒng)一的把這些長相相同的三極管、場效應(yīng)管、雙二極管、還有各種穩(wěn)壓IC統(tǒng)統(tǒng)稱作三個腳的管管,呵呵,如果這樣麻木不分的話,你的維修技術(shù)恐怕很難快速提高的哦!

好了,說到這里場效應(yīng)管的長相恐怕我就不用貼圖了,在電路圖中它常用 



 

表示,關(guān)于它的構(gòu)造原理由于比較抽象,我們是通俗化講它的使用,所以不去多講,由于根據(jù)使用的場合要求不同做出來的種類繁多,特性也都不盡相同;我們在mpn中常用的一般是作為電源供電的電控之開關(guān)使用,所以需要通過電流比較大,所以是使用的比較特殊的一種制造方法做出來了增強(qiáng)型的場效應(yīng)管(MOS型),它的電路圖符號:

仔細(xì)看看你會發(fā)現(xiàn),這兩個圖似乎有差別,對了,這實(shí)際上是兩種不同的增強(qiáng)型場效應(yīng)管,第一個那個叫N溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管,第二個那個叫P溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管,它們的的作用是剛好相反的。前面說過,場效應(yīng)管是用電控制的開關(guān),那么我們就先講一下怎么使用它來當(dāng)開關(guān)的,從圖中我們可以看到它也像三極管一樣有三個腳,這三個腳分別叫做柵極(G)、源極(S)和漏極(D),mpn中的貼片元件示意圖是這個樣子:
 


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腳就是柵極,這個柵極就是控制極,在柵極加上電壓和不加上電壓來控制2腳和3腳的相通與不相通,N溝道的,在柵極加上電壓2腳和3腳就通電了,去掉電壓就關(guān)斷了,而P溝道的剛好相反,在柵極加上電壓就關(guān)斷(高電位),去掉電壓(低電位)就相通了!
我們常見的2606主控電路圖中的電源開機(jī)電路中經(jīng)常遇到的就是P溝道MOS管:


   
這個圖中的SI2305就是P溝道MOS管,由于有很多朋友對于檢查這一部分的故障很茫然,所以在這里很有必要講一下它的工作原理,來加深一下你的印象!
圖中電池的正電通過開關(guān)S1接到場效應(yīng)管Q12腳源極,由于Q1是一個P溝道管,它的1腳柵極通過R20電阻提供一個正電位電壓,所以不能通電,電壓不能繼續(xù)通過,3v穩(wěn)壓IC輸入腳得不到電壓所以就不能工作不開機(jī)!這時,如果我們按下SW1開機(jī)按鍵時,正電通過按鍵、R11、R23D4加到三極管Q2的基極,三極管Q2的基極得到一個正電位,三極管導(dǎo)通(前面講到三極管的時候已經(jīng)講過),由于三極管的發(fā)射極直接接地,三極管Q2導(dǎo)通就相當(dāng)于Q1的柵極直接接地,加在它上面的通過R20電阻的電壓就直接入了地,Q1的柵極就從高電位變?yōu)榈碗娢唬?span>Q1
導(dǎo)通電就從Q1同過加到3v穩(wěn)壓IC的輸入腳,3v穩(wěn)壓IC就是那個U1輸出3v的工作電壓vcc供給主控,主控通過復(fù)位清0,讀取固件程序檢測等一系列動作,輸處一個控制電壓到PWR_ON再通過R24R13分壓送到Q2的基極,保持Q2一直處于導(dǎo)通狀態(tài),即使你松開開機(jī)鍵斷開Q1的基極電壓,這時候有主控送來的控制電壓保持著,Q2也就一直能夠處于導(dǎo)通狀態(tài),Q1就能源源不斷的給3v穩(wěn)壓IC提供工作電壓!SW1還同時通過R11、R30兩個電阻的分壓,給主控PLAY ON腳送去時間長短、次數(shù)不同的控制信號,主控通過固件鑒別是播放、暫停、開機(jī)、關(guān)機(jī)而輸出不同的結(jié)果給相應(yīng)的控制點(diǎn),以達(dá)到不同的工作狀態(tài)!

 

 

 

 

結(jié)型場效應(yīng)管(N溝道JFET)工作原理:
    
可將N溝道JFET看作帶人工智能開關(guān)的水龍頭。這就有三部分:進(jìn)水、人工智能開關(guān)、出水,可以分別看成是JFET d極 、g 極、s極。
    “
人工體現(xiàn)了開關(guān)的控制作用即vGSJFET工作時,在柵極與源極之間需加一負(fù)電壓(vGS<0),使柵極、溝道間的PN結(jié)反偏,柵極電流iG≈0,場效應(yīng)管呈現(xiàn)高達(dá)107Ω以上的輸入電阻。在漏極與源極之間加一正電壓(vDS>0),使N溝道中的多數(shù)載流子(電子)在電場作用下由源極向漏極運(yùn)動,形成電流iD。iD的大小受人工開關(guān)”vGS的控制,vGS由零往負(fù)向增大時,PN結(jié)的耗盡層將加寬,導(dǎo)電溝道變窄,vGS絕對值越大則人工開關(guān)越接近于關(guān)上,流出的水(iD)肯定越來越小了,當(dāng)你把開關(guān)關(guān)到一定程度的時候水就不流了。
   “
智能體現(xiàn)了開關(guān)的影響作用,當(dāng)水龍頭兩端壓力差(vDS)越大時,則人工開關(guān)自動智能生長。vDS值越大則人工開關(guān)生長越快,流水溝道越接近于關(guān)上,流出的水(iD)肯定越小了,當(dāng)人工開關(guān)生長到一定程度的時候水也就不流了。理論上,隨著vDS逐漸增加,一方面溝道電場強(qiáng)度加大,有利于漏極電流iD增加;另一方面,有了vDS,就在由源極經(jīng)溝道到漏極組成的N型半導(dǎo)體區(qū)域中,產(chǎn)生了一個沿溝道的電位梯度。由于N溝道的電位從源端到漏端是逐漸升高的,所以在從源端到漏端的不同位置上,漏極與溝道之間的電位差是不相等的,離源極越遠(yuǎn),電位差越大,加到該處PN結(jié)的反向電壓也越大,耗盡層也越向N型半導(dǎo)體中心擴(kuò)展,使靠近漏極處的導(dǎo)電溝道比靠近源極要窄,導(dǎo)電溝道呈楔形。所以形象地比喻為當(dāng)水龍頭兩端壓力差(vDS)越大,則人工開關(guān)自動智能生長。
    
當(dāng)開關(guān)第一次相碰時,就是預(yù)夾斷狀態(tài),預(yù)夾斷之后id趨于飽和。
    
當(dāng)vGS>0時,將使PN結(jié)處于正向偏置而產(chǎn)生較大的柵流,破壞了它對漏極電流iD的控制作用,即將人工開關(guān)拔出來,在開關(guān)處又加了一根進(jìn)水水管,對水龍頭就沒有控制作用了。

絕緣柵場效應(yīng)管(N溝道增強(qiáng)型MOSFET)工作原理:
   
可將N溝道MOSFET看作帶人工智能開關(guān)的水龍頭。相對應(yīng)情況同JFET。與JFET不同的的是,MOSFET剛開始人工開關(guān)是關(guān)著的,水流流不出來。當(dāng)在柵源之間加vGS>0 N型感生溝道(反型層)產(chǎn)生后,人工開關(guān)逐漸打開,水流(iD)也就越來越大。iD的大小受人工開關(guān)”vGS的控制,vGS由零往正向增大時,則柵極和P型硅片相當(dāng)于以二氧化硅為介質(zhì)的平板電容器,在正的柵源電壓作用下,介質(zhì)中便產(chǎn)生了一個垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向P型襯底的電場,這個電場排斥空穴而吸引電子,P型襯底中的少子電子被吸引到襯底表面,這些電子在柵極附近的P型硅表面便形成了一個N型薄層,即導(dǎo)通源極和漏極間的N型導(dǎo)電溝道。柵源電壓vGS越大則半導(dǎo)體表面的電場就越強(qiáng),吸引到P型硅表面的電子就越多,感生溝道將越厚,溝道電阻將越小。相當(dāng)于人工開關(guān)越接近于打開,流出的水(iD)肯定越來越多了,當(dāng)你把開關(guān)開到一定程度的時候水流就達(dá)到最大了。MOSFET智能性與JFET原理相同,參上。

絕緣柵場效應(yīng)管(N溝道耗盡型MOSFET)工作原理:
    基本上與N溝道JFET一樣,只是當(dāng)vGS>0時,N溝道耗盡型MOSFET由于絕緣層的存在,并不會產(chǎn)生PN結(jié)的正向電流,而是在溝道中感應(yīng)出更多的負(fù)電荷,使人工智能開關(guān)的控制作用更明顯。

 

 

 

 

開關(guān)只有兩種狀態(tài)通和斷,三極管和場效應(yīng)管工作有三種狀態(tài),1、截止,2、線性放大,3、飽和(基極電流繼續(xù)增加而集電極電流不再增加)。使晶體管只工作在13狀態(tài)的電路稱之為開關(guān)電路,一般以晶體管截止,集電極不吸收電流表示關(guān);以晶體管飽和,發(fā)射極和集電極之間的電壓差接近于0V時表示開。開關(guān)電路用于數(shù)字電路時,輸出電位接近0V時表示0,輸出電位接近電源電壓時表示1。所以數(shù)字集成電路內(nèi)部的晶體管都工作在開關(guān)狀態(tài)。


晶體管飽和的條件, V(工作電壓) / Rc(負(fù)載電阻阻值) = Ic,  Ic / β < Ib .

晶體管截止的條件, Ic ≈ 0  ; Ib ≤ 0 (基極不能懸浮至少有電阻接地,必要時可用反偏置)

 

 

N溝道場效應(yīng)管NFET,DS間加正向電壓,GS極間加電壓Vgs

VgsVdson5v,則NFET導(dǎo)通,等效于三極管的飽和導(dǎo)通狀態(tài)。壓控線性電阻和無觸點(diǎn)的、閉合狀態(tài)的電子開關(guān)。

當(dāng)Vgs小于夾斷電壓時,則NFET截止。 做無觸點(diǎn)的、接通狀態(tài)的電子開關(guān)
 

 

 

 

 


作者: FOXKK    時間: 2016-5-5 09:41

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