MOS管

为什么用于开关电源的开关管一般用MOS管而不是三极管

由 demi 提交于周二, 11 十二月 2018 - 10:30

区别：

1.MOS管损耗比三极管小，导通后压降理论上为0。

2.MOS管为电压驱动型，只需要给电压即可，意思是即便串入一个100K的电阻，只要电压够，MOS管还是能够导通。

3.MOS管的温度特性要比三极管好。

MOS管比三极管最大的有点是所需的驱动功率小，用MOS管做电源驱动时，只需要一个驱动电压信号即可，就可以控制很大的电源电流了（几安培到几十安培），控制很方便，如果用三极管，需要几级推动电路，将控制电流逐步加大，也就是多级放大，常见的方式是达林顿电路，这样在设计电路时就很繁琐了，调试也费劲。

三极管（BJT）是电流控制器件，MOS是电压控制器件，三极管需要较大的控制电流，很多时候需要逐级放大，而MOS管的栅极电流极小，几乎可以忽略，再加上MOS管饱和导通时产生的压降比BJT饱和压降低，所以耗散功率小，效率也更高，所以一般的功率开关管会选择MOS管而不是BJT。

不过MOS管并不是没有缺点的，由于MOS管的栅电容的天然缺点，会影响它的开关速度，同样用途的管子，一般BJT要比MOS的速度更快。

另外MOS管的输入阻抗接近无穷，所以最大程度的分压，用作开关静态时，漏电小，功耗小，可靠。

第一种：雪崩破坏

如果在漏极-源极间外加超出器件额定VDSS的电涌电压，而且达到击穿电压V(BR)DSS （根据击穿电流其值不同），并超出一定的能量后就发生破坏的现象。

在介质负载的开关运行断开时产生的回扫电压，或者由漏磁电感产生的尖峰电压超出功率MOSFET的漏极额定耐压并进入击穿区而导致破坏的模式会引起雪崩破坏。

典型电路：
<center><img width="600" src="http://mcu.eetrend.com/files/2018-11/wen_zhang_/100015975-53636-1.jpg&q…; alt="功率MOS管的五种损坏模式详解"></center>

第二种：器件发热损坏

由超出安全区域引起发热而导致的。发热的原因分为直流功率和瞬态功率两种。

1、三极管和MOS管的基本特性

三极管是电流控制电流器件，用基极电流的变化控制集电极电流的变化。有NPN型三极管（简称P型三极管）和PNP型三极管（简称N型三极管）两种，符号如下：

MOS管是电压控制电流器件，用栅极电压的变化控制漏极电流的变化。有P沟道MOS管（简称PMOS）和N沟道MOS管（简称NMOS），符号如下（此处只讨论常用的增强型MOS管）：

最大额定参数

最大额定参数，所有数值取得条件(Ta=25℃)

VDSS 最大漏-源电压

在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。根据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。关于V(BR)DSS的详细描述请参见静电学特性。

VGS 最大栅源电压

一、MOS管驱动电路综述

在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。

1、MOS管种类和结构

MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被**成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。

至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。

对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易**。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于**工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。

MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路。下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。

在使用MOSFET设计开关电源时，大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素，这样的电路也许可以正常工作，但并不是一个好的设计方案。更细致的，MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET，其驱动电路，驱动脚输出的峰值电流，上升速率等，都会影响MOSFET的开关性能。

当电源IC与MOS管选定之后，选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。

一个好的MOSFET驱动电路有以下几点要求：

1.开关管开通瞬时，驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。
2.开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
3.关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放，保证开关管能快速关断。
4.驱动电路结构简单可靠、损耗小。
5.根据情况施加隔离。