首页 > 其他分享 >嵌入式硬件电子电路设计(五)MOS管详解(NMOS、PMOS、三极管跟mos管的区别)

嵌入式硬件电子电路设计(五)MOS管详解(NMOS、PMOS、三极管跟mos管的区别)

时间:2024-11-12 20:16:57浏览次数:3  
标签:MOS 栅极 三极管 mos 电压 NMOS 电流

引言:在我们的日常使用中,MOS就是个纯粹的电子开关,虽然MOS管也有放大作用,但是几乎用不到,只用它的开关作用,一般的电机驱动,开关电源,逆变器等大功率设备,全部使用MOS管作为电子开关,使用起来比较方便,简单粗暴,经常用到的只有N沟道的MOS管,并且也针对PMOS讲解,并对比三极管跟mos管的区别。

目录

NMOS管的基础认识

NMOS工作条件

NMOS的等效电路及驱动方法

PMOS的等效电路及驱动方法

三极管和mos管的区别

MOS管选型

MOS管封装

MOS容易忽视的参数-Cgs


NMOS管的基础认识

如下图所示,简单的电路图,如引脚输出HIGH电平时,NMOS就等效为闭合的开关。

以上就是最经典的用法,实现了io口,来控制功率器件,因此如下图所示,也就是栅极施加电压,即可导通。

NMOS工作条件

(导通条件):Ugs大于Ugs(th)阈值电压
性质:
1、MOS导通后,相当于开关闭合,压降几乎为0
2、虽然导通压降几乎为0,但是会有一个内阻RDSon
3、GS极之间是一个电容,只有电容充满电后MOS才会导通
4、一般的MOS管DS极之间会自带一个肖特基二极管,MOS由于自身结构会有一个寄生二极管,有的厂家生产时,会故意把这个二极管做大,增强MOS的性能
5、想要让MOS管截至(断开),只要取消掉G极电压即可,但是要注意,必须想办法给GS间那个电容放电! G :栅极 D :漏极 S  :源极 

与三极管不同,MOS管为电压型驱动方式,小电压控制大电压。

状态1: 单片机输出低电平,Q22截至,A点为高电平, 电流方向如图所示,Q20导通,Q23截至,B为高电平 MOS导通,电机转动。

状态2: 单片机输出高电平,Q22导通,A点为低电平, 电流方向如图所示,Q20截至,Q23导通,B为低电平 MOS关断,电机的自感电流流过D7。

NMOS的等效电路及驱动方法

可以看成是一个电压控制的电阻,电压就是GS两端的电压差,电阻就指的是DS之间的电阻了,这个电阻的大小呢,会随着gs的电压的变化而产生变化,但是值得注意的是,他们不是线性对应的关系,实际的关系如下所示:

上述的关系图,本质就是当当gs的电压小于一个特定值的时候,电阻基本就是无穷大的,你也可以看成开关断开嘛,断路,当电压值大于特定值的时候,电阻就无限趋近于0,也就是理解成开关闭合,至于说等于这个值的时候会怎么样,这个临界的电压值,我们称之为Vgsth,也就是打开nmos所需要的gs电压了,并且这是每一个nmos的固有属性,我们可以在nmos的数据手册里面找到它,显然Vgsth应该小于高电平的电压值,否则nmos当然也不会正常打开了,因此在你硬件选型的时候,你也需要注意这个点了。

PMOS的等效电路及驱动方法

如下为PMOS与NMOS的结构图如下:

因此PMOS跟NMOS的驱动能力也是相反的,如下图可见,值得注意的是两个mos管的位置。

因此一般对于灯泡、电机这种无源功率器件,我们可以用nmos,如果是有源例如芯片,我们可以用pmos来控制,如下所示:

三极管和mos管的区别

三极管和MOS管(场效应管)都是常见的电子元件,用于放大和开关电路,但它们在结构、工作原理、特性和应用方面有显著差异:

1. 结构与基本原理

  • 三极管:三极管是电流控制型器件,由发射极、基极和集电极组成。其工作原理是通过控制基极电流来调节发射极与集电极之间的电流。

  • MOS管:MOS管是电压控制型器件,通常分为N沟道和P沟道两种,主要由源极、漏极和栅极构成。它通过栅极电压来控制源极与漏极之间的电流,栅极与其他电极之间有氧化层隔离,基本没有直流电流流入。

2. 控制方式

  • 三极管:需要基极电流来控制集电极电流,因此输入端存在一定的电流损耗。

  • MOS管:用栅极电压控制,没有电流损耗(栅极电流极小),输入阻抗很高,非常适合高输入阻抗的电路应用。

3. 驱动电压与电流

  • 三极管:一般需要0.6V左右的基极-发射极电压(V_BE)来导通。驱动电流相对较大,驱动能力较强。

  • MOS管:一般需要较高的栅极-源极电压(V_GS)来开启,对于N沟道常用10V或更高的电压,逻辑电平的MOS管可以使用5V或3.3V来开启。

4. 开关速度

  • 三极管:开关速度较慢,特别是在高频应用中,开关损耗较大。

  • MOS管:开关速度较快,尤其适合高速开关应用,因此常用于数字电路、功率电子电路中。

5. 功率和效率

  • 三极管:在大功率应用中,开关效率较低,容易发热。

  • MOS管:导通电阻低,效率较高,适合大电流、大功率应用,且散热相对较好。

6. 应用

  • 三极管:常用于低功率信号放大、音频放大、信号处理等场合,如音响和小功率电源等。

  • MOS管:常用于开关电源、电动机控制、高频变换等功率电子电路,尤其在功率放大、数字电路、驱动电路中应用广泛。

MOS管选型

参数: DS间耐压、Id(最大工作电流)、RDS(on)(内阻)、Qgs(栅极电荷)、体二极管压降,电流,反向恢复时间。

 

MOS管封装

贴片:SOT-23 < SOT-89 < TO-252 < TO-263 < QFN
直插:TO-92 < TO-126 < TO-220 < TO-247
长成集成电路芯片模样的:SOP-8、SOIC-8

MOS容易忽视的参数-Cgs

Cgs就是g跟s之间的寄生电容了,如下所示:

这个Cgs会影响nmos的打开速度,因为加载到gate端的电压,首先要给这个电容充电,这就导致了gs的电压,并不能一下子就到达给定的值,现象也就是下述的图像了,因此这个对高速PWM波是致命的,如果当pwm接近这个爬升波形时,此时就会失真。

标签:MOS,栅极,三极管,mos,电压,NMOS,电流
From: https://blog.csdn.net/weixin_64593595/article/details/143722245

相关文章

  • 【MQTT】代理服务比较RabbitMQ、Mosquitto 和 EMQX
    前言目前要处理大量设备同时频繁发送数据的情况,MQTT协议确实是一个更优的选择,因为它特别适合需要低带宽和高效能的物联网应用,下面是对目前主流协议的对比数据截止日期:2024年11月10日基础设施后端:springcloud项目设备端:IOT设备,每秒上报数据对比项特性RabbitMQMosqui......
  • IDMOS-运维中心(一)
    官网       IDMOS基于.NET的低代码开发平台和运维中心,集成管理后台、开放平台、服务监控、日志管理、运维管理等一系列功能,致力于为用户提供一站式的解决方案介绍    IDMOS运维中心简化运维、技术人员日常运维操作,提高系统的稳定性和可靠性,致力于为......
  • [LeetCode] 2841. Maximum Sum of Almost Unique Subarray
    Youaregivenanintegerarraynumsandtwopositiveintegersmandk.Returnthemaximumsumoutofallalmostuniquesubarraysoflengthkofnums.Ifnosuchsubarrayexists,return0.Asubarrayofnumsisalmostuniqueifitcontainsatleastmdisti......
  • 【Axure】Arco Design组件库 - AxureMost
    【Axure】ArcoDesign组件库-AxureMostAxureMost官网【Axure】ArcoDesign组件库-AxureMost【Axure】ArcoDesign组件库/元件库ArcoDesign组件库旨在提供一套高效、美观的企业级设计解决方案。它包含丰富的组件和样式,覆盖了多种交互场景。以下是ArcoDesign组件库......
  • 3. 使用Docker部署MQTT平台mosquitto到云服务器
    3.使用Docker部署MQTT平台mosquitto到云服务器1.拉取MosquittoDocker镜像(这里选择拉取1.6.14版本,因为最新版本报错Addressnotavailable)dockerpulleclipse-mosquitto#或者拉取1.6.14版本dockerpulleclipse-mosquitto:1.6.142.创建mosquitto配置文件在运......
  • [Azure] 使用 Cosmos DB for NoSQL 的 API
    什么是AzureCosmosDBforNoSQL?AzureCosmosDBforNoSQL是用于处理文档数据模型的原生非关系服务。它可以使用灵活的架构任意存储原生JSON文档。数据会自动编制索引,并可使用专为JSON数据设计的SQL查询语言进行查询。使用适用于常用框架(如.NET、Python、Java和Node......
  • 在TMOS系统的不同taskID间交互数据
    目录TMOS系统中,每个taskID下都预留了一个事件编号0x8000,用于在不同的taskID中传递数据。由于0x8000占据了一个事件编号,故每个taskID下,用户只能最多自定义15个事件。不同的taskID可以用于将不同的功能划分到不同的作用域中,将代码模块化,方便管理和移植。比如说某个工程中,BLE相关的......
  • 三极管与MOS管的比较
    在现代电子电路设计中,三极管和场效应晶体管(MOS管)是两种广泛使用的半导体器件。尽管它们的功能有相似之处,但在工作原理、特性和应用方面却存在显著的差异。一、三极管的基本特性三极管,全称为半导体三极管,又称双极型晶体管,是一种能够放大信号的半导体器件。它由两个相邻的PN......
  • 场效应管和mos管区别
    场效应管(FET)和金属-氧化物-半导体(MOS)管之间的主要区别包括:1.工作原理和结构差异;2.电气特性和性能;3.应用领域和特定用途;4.驱动要求和灵敏度;5.功耗和效率;6.耐久性和可靠性;7.成本和市场可用性。了解这些区别对于电子工程师在设计和应用选择中至关重要。1.工作原理和结构差异场效......
  • 器件(一):一文读懂CoolMOS
    一直想琢磨开关管的器件选型,但一直不知道从哪里下手。最近有幸获得了一些启发,就决定先从材料方面入手,好好聊聊不同材料开关管的器件选型。概念CoolMOS是一种高性能的功率MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管),由英飞凌科技公司(InfineonTechnologies)开发并推向市场,主要使用单......