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[导读]现在很多地方都会用到MOS管,那么它的工作原理是什么,MOS 管由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高(10^7~10^12Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

现在很多地方都会用到MOS管,那么它的工作原理是什么,MOS 管由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高(10^7~10^12Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

所有 MOS 集成电路(包括 P 沟道 MOS,N 沟道 MOS,互补 MOS—CMOS 集成电路)都有一层绝缘栅,以防止电压击穿。一般器件的绝缘栅氧化层的厚度大约是 25nm、50nm、80nm 三种。

在集成电路高阻抗栅前面还有电阻——二极管网络进行保护,虽然如此,器件内的保护网络还不足以免除对器件的静电损害(ESD),实验指出,在高电压放电时器件会失效,器件也可能为多次较低电压放电的累积而失效。

按损伤的严重程度静电损害有多种形式,最严重的也是最容易发生的是输入端或输出端的完全破坏以至于与电源端 VDDGND 短路或开路,器件完全丧失了原有的功能。稍次一等严重的损害是出现断续的失效或者是性能的退化,那就更难察觉。还有一些静电损害会使泄漏电流增加导致器件性能变坏。

MOS 管的定义

MOS 管做为电压驱动大电流型器件,在电路尤其是动力系统中大量应用,MOS 管有一些特性在实际应用中是我们应该特别注意的 MOS 管体二极管,又称寄生二极管,在单个 MOS 管器件中有,在集成电路光刻中没有,这个二极管在大电流驱动中和感性负载时可以起到反向保护和续流的作用,一般正向导通压降在 0.7~1V 左右。

因为这个二极管的存在,MOS 器件在电路中不能简单地看到一个开关的作用,比如充电电路中,充电完成,移除电源后,电池会反向向外部供电,这个通常是我们不愿意看到的结果。

一般解决的方法是在后面增加一个二极管来防止反向供电,这样虽然可以做到,但是二极管的特性决定必须有 0.6~1V 的正向压降,在大电流的情况下发热严重,同时造成能源的浪费,使整机能效低下。还有一个方法是再增加一个背靠背的 MOS 管,利用 MOS 管低导通电阻来达到节能的目的,这一特性另一个常见的应用为低压同步整流。

注意事项

MOS 管导通后的无方向性,MOS 在加压导通后,就类似于一根导线,只具有电阻特性,无导通压降,通常饱和导通电阻为几到几十毫欧,且无方向性,允许直流和交流电通过。

使用 MOS 管的注意事项

1、为了安全使用 MOS 管,在线路的设计中不能超过管的耗散功率,最大漏源电压、最大栅源电压和最大电流等参数的极限值。

2、各类型 MOS 管在使用时,都要严格按要求的偏置接入电路中,要遵守 MOS 管偏置的极性。如结型 MOS 管栅源漏之间是 PN 结,N 沟道管栅极不能加正偏压;P 沟道管栅极不能加负偏压,等等。

3、MOSMOS 管由于输入阻抗极高,所以在运输、贮藏中必须将引出脚短路,要用金属屏蔽包装,以防止外来感应电势将栅极击穿。尤其要注意,不能将 MOS 管放入塑料盒子内,保存时最好放在金属盒内,同时也要注意管的防潮。

4、为了防止 MOS 管栅极感应击穿,要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都必须有良好的接地;管脚在焊接时,先焊源极;在连入电路之前,管的全部引线端保持互相短接状态,焊接完后才把短接材料去掉;从元器件架上取下管时,应以适当的方式确保人体接地如采用接地环等。

当然,如果能采用先进的气热型电烙铁,焊接 MOS 管是比较方便的,并且确保安全;在未关断电源时,绝对不可以把管插人电路或从电路中拔出。以上安全措施在使用 MOS 管时必须注意。

5、在安装 MOS 管时,注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件;为了防管件振动,有必要将管壳体紧固起来;管脚引线在弯曲时,应当大于根部尺寸 5 毫米处进行,以防止弯断管脚和引起漏气等。

6、使用 VMOS 管时必须加合适的散热器后。以 VNF306 为例,该管子加装 140×140×4(mm)的散热器后,最大功率才能达到 30W。

7、多管并联后,由于极间电容和分布电容相应增加,使放大器的高频特性变坏,通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此,并联复合管管子一般不超过 4 个,而且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。

8、结型 MOS 管的栅源电压不能接反,可以在开路状态下保存,而绝缘栅型 MOS 管在不使用时,由于它的输入电阻非常高,须将各电极短路,以免外电场作用而使管子损坏。

9、焊接时,电烙铁外壳必须装有外接地线,以防止由于电烙铁带电而损坏管子。对于少量焊接,也可以将电烙铁烧热后拔下插头或切断电源后焊接。特别在焊接绝缘栅 MOS 管时,要按源极 - 漏极 - 栅极的先后顺序焊接,并且要断电焊接。

10、用 25W 电烙铁焊接时应迅速,若用 45~75W 电烙铁焊接,应用镊子夹住管脚根部以帮助散热。结型 MOS 管可用表电阻档定性地检查管子的质量(检查各 PN 结的正反向电阻及漏源之间的电阻值),而绝缘栅场效管不能用万用表检查,必须用测试仪,而且要在接入测试仪后才能去掉各电极短路线。取下时,则应先短路再取下,关键在于避免栅极悬空。

在要求输入阻抗较高的场合使用时,必须采取防潮措施,以免由于温度影响使 MOS 管的输入电阻降低。如果用四引线的 MOS 管,其衬底引线应接地。陶瓷封装的芝麻管有光敏特性,应注意避光使用。

对于功率型 MOS 管,要有良好的散热条件。因为功率型 MOS 管在高负荷条件下运用,必须设计足够的散热器,确保壳体温度不超过额定值,使器件长期稳定可靠地工作。总之,确保 MOS 管安全使用,要注意的事项是多种多样,采取的安全措施也是各种各样,广大的专业技术人员,特别是广大的电子爱好者,都要根据自己的实际情况出发,采取切实可行的办法,安全有效地用好 MOS 管。以上就是MOS的相关解析,希望能带给大家帮助。

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