MOS管是一個時代產物,隨著MOS管技術的進展,特別是大電流、小封裝、低功耗的單芯片MOS管出現,它的開關速度快/輸入阻抗大/熱穩定性好等等優點,已經成為工程師們的首選。
在電子元器件論壇呆久了,看了好多網友問起MOS管的事情,有很多童靴對MOS管的使用不是很熟悉,今天有空給大家說幾個關于MOS管的技巧的幾個實用技巧的事情。
為了把問題說的明白些,還是有必要把MOS管的身世先介紹一下。
MOS管是FET的一種(另一種是JFET),可以被制造成增強型或耗盡型,P溝道或N溝道共4種類型,但實際應用的只有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管,所以通常提到NMOS管,或者PMOS管指的就是這兩種。
MOS管依照其“通道”的極性不同,可分為n-channel與p-channel的MOSFET,通常又稱為NMOSFET與PMOSFET.
一,符號記憶技巧:“屁朝外”即可!
如圖1為電路符號。那么問題就來了,一般初學者,對這樣的符號總是混淆,總是記不住這兩種類型的符號,現在本官告訴一個記憶訣竅,讓你一輩子終身難忘!先看電路符號,
把MOS管電路符號近似看做一個人,定義D是腦袋,G是抬起的腳,S是立著的腳,2極管是幕布!諧音“P朝外”,記住"P→"朝外放就行了,N不用記了,PMOS→簡稱P→P都是朝外放的。
二,看MOS管封裝技巧
過去數年中硅技術的改進已經將MOSFET的內阻和功率半導體的發熱量降低到了相當低的水平,以至封裝限制了器件性能的提高。隨著系統電流要求成指數性增加,市場上已經出現了多種先進的功率封裝的MOSFET封裝。這些新的封裝MOS技術提供了更多的設計自由度,但太多的選擇也使得人們大感困惑,特別是讓那些電源的設計者無所適從。
所謂封裝就是給MOSFET芯片加一個外殼,這個外殼具有支撐、保護、冷卻的作用,同時還為芯片提供電氣連接和隔離,以便MOSFET器件與其它元件構成完整的電路。
芯片的材料、工藝是MOSFET性能品質的決定性因素,MOSFET廠商自然注重芯片內核結構、密度以及工藝的改進,以提高MOSFET的性能。這些技術改進將付出很高的成本。
做電源的一般常用的MOS管的封裝形式也就是下面的兩種形式。
1.TO封裝
TO(TransistorOut-line)的中文意思是“晶體管外形”。這是早期的封裝規格,例如TO-92,TO-92L,TO-220,TO-252等等都是插入式封裝設計。近年來表面貼裝市場需求量增大,TO封裝也進展到表面貼裝式封裝。TO252和TO263就是表面貼裝封裝。其中TO-252又稱之為D-PAK,TO-263又稱之為D2PAK。
2、SOT和SOP封裝
SOT小外形晶體管封裝。這種封裝就是貼片型小功率晶體管封裝,比TO封裝體積小,一般用于小功率MOSFET。常見的規格有:常用四端引腳的SOT-89MOSFET。
SOP的中文意思是“小外形封裝”。SOP是表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝兩側引出呈海鷗翼狀(L字形)。材料有塑料和陶瓷兩種。SOP也叫SOL和DFP。
MOSFET的SOP封裝多數采用SOP-8規格,業界往往把“P”省略,叫SO(SmallOut-Line)。
三,MOS管的防靜電使用技巧
一般在MOS管的使用過程中都非常注意防靜電破壞。MOSFET的柵極-源極間最大額定電壓約為±20V,如果驅動電壓超出這個范圍,就很有可能永久損壞MOSFET,主要是因為MOSFET輸入阻抗大特點,電荷不能及時的流走,積聚在門極(G),就會造成Vgs大于這個±20V的范圍,這時候MOSFET就可能損壞。這就是為什么一定不準用手去摸MOSFET的引腳的原因,手上的靜電高達千伏,MOSFET一下子就被擊穿了。
記住,不要用手拿住MOSFET的腿,不然可很不專業。為了防止MOSFET被靜電破壞,大家也是費盡腦汁,除了嚴格按照規章制度外,帶上放電手套,電烙鐵接地等等都是必要的。
靜電問題往往是MOSFET的薄弱處。在電路設計中應該怎么來保護MOSFET呢?既然Vgs不能大于20V,那我們就可以在G和S之間,加一個20V的穩壓管,來防止干擾脈沖或是靜電破壞MOSFET。
四,單片機控制MOSFET的應用技巧
說到底,MOS管主要是應用,按照MOS管的datasheet來說,確實比較復雜,對于初學者來說,就是名詞就夠折騰一陣。當然MOS管的datasheet中的主要參數還是必須要稍微了解的。
為了說明MOS管的應用技巧,為了給初學者一個鮮明的使用簡單的印象,這里只接受兩個簡單開關應用,讓大家迅速掌握這個應用技巧。
可以看得出,這個比較器的反向端我給他一個1V的恒定電平(當然,0.5V/1.5V都行),MCU_IO(接單片機的控制端口)如果輸出高電平(電壓肯定高于1V),比較器的輸出結果就接近于VCC。
這里需要注意,比較器輸出的電壓到底是多少?NO。不知道就對了,因為此時比較器輸出的所謂高電平,其實是比較器的供電電壓VCC,給這個比較器供電電壓時多少,就輸出多少(略小于VCC),比如,這里我們給比較器的供電電壓12V,此時比較器輸出12V,這個12V就加在MOSFET的門極上,MOSFET就會導通,負載就會通電.實現這個電路芯片比較多,比如LM358/LM324等等。
這個是摘自實際應用的驅動電路,選取其中一部分給大家了解。圖中電阻R17和三極管Q4,當MCU_IO是高電平1的時候,三極管導通,MOS管的門極電壓降低到低電平,MOS管關閉,當MCU_IO是低電平的時候,三極管Q4關閉,此時MOS管導通。