mos管工作原理及作用分析

　　金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。MOSFET依照其“通道”（工作载流子）的极性不同，可分为“N型”与“P型” 的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS、PMOS等。MOS管的源极（source）和漏极（drain）是可以对调的，他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。

　　mos管的工作原理

         它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。下面是MOS管的原理图。

　　无论N型或者P型MOS管，其工作原理本质是一样的。MOS管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。MOS管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性，不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应，因此在开关应用中，MOS管的开关速度应该比三极管快。

　　MOS管的内部结构如下图所示;其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET，大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
 

 

　　其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管。n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压（栅源电压为零）时，就有导电沟道产生的n沟道MOS管。

　　MOS管的输入、输出特性，对于共源极接法的电路，源极和衬底之间被二氧化硅绝缘层隔离，所以栅极电流为0。

图（a）为共源极接法的电路，输出特性曲线如右图所示。

 

　　当VGS

 

　　MOS管作为开关元件，同样是工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件，所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。下面以NMOS管为例介绍其特性。

图 （a）为由NMOS增强型管构成的开关电路。

　　NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

　　PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。

　　mos管的作用：

　　1、可应用于放大电路。由于MOS管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

　　2、很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

　　3、可以用作可变电阻。

　　4、可以方便地用作恒流源。

　　5、可以用作电子开关。

　　MOS管为压控元件，你只要加到它的压控元件所需电压就能使它导通，它的导通就像三极管在饱和状态一样，导通结的压降最小。这就是常说的精典是开关作用。去掉这个控制电压经就截止。

　　我们知道MOS管对于整个供电系统起着稳压的作用，但是MOS管不能单独使用，它必须和电感线圈、电容等共同组成的滤波稳压电路，才能发挥充分它的优势。

　　主板上的PWM（Plus Width Modulator，脉冲宽度调制器）芯片产生一个宽度可调的脉冲波形，这样可以使两只MOS管轮流导通。当负载两端的电压（如CPU需要的电压）要降低时，这时MOS管的开关作用开始生效，外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时，通过MOS管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出刚才充入的能量，这时的电感就变成了“电源”，继续对负载供电。随着电感上存储能量的不断消耗，负载两端的电压又开始逐渐降低，外部电源通过MOS管的开关作用又要充电。这样循环不断地进行充电和放电的过程，从而形成一种稳定的电压，永远使负载两端的电压不会升高也不会降低。