MOS管指的是金属-氧化物半导体场效应晶体管,它分为N型MOS和P型MOS,电路图形符号如下图:
上图左边这个是NMOS,右边这个是PMOS,区别在于那个箭头,一个朝里,一个朝外,NMOS箭头朝里,PMOS箭头朝外。 常见的元器件实物如下图:
上图中左边这个是PMOS,型号是IRF9540,右边这个是NMOS,型号是IRF540。TO-220封装,长得都一样,有三个脚,有字的一面朝向我们,从左往右分别是栅极G,漏极D,源极S。 MOS管是一个通过改变电压来控制电流的元件,所以可以用它来放大信号,或者当做开关。 以一个控制小灯泡亮灭的电路为例来给大家讲解,如下图,图中把NMOS当做开关来用。
12V电源经过一个小灯泡加到NMOS的漏极D,源极S直接接地,栅极G悬空,什么都不接。 对应电路原理图,焊出实物电路:
这个NMOS管源极接地,要使得它导通,那么需要在栅极给电压,满足栅极的电压高于源极的电压,而且栅源之间的电压要大于这个MOS管的开启电压。 这个MOS我用IRF540,通过查芯片手册就可以知道它的开启电压:最小2V,典型3V,最大4V。
在这里要注意,VGS(th)只是开启电压,也就是让它导通的最低电压。如果你想把MOS管当做开关来用,那么从栅极给的电压肯定是要高过这个开启电压的。
看到上图数据手册红框的这一栏,VGS是正负20V,这就说明了我们从栅极给的电压在这个范围内就可以,一般来说,MOS管的栅极电压给到10V这样基本就可以完全导通了。
MOS管的输入阻抗很高,一般认为使MOS管导通不需要电流,所以啊,对于这个电路,我们甚至可以一只手摸12V电源的正极,另一只手摸MOS管的栅极G,就可以使得MOS管导通,从而点亮小灯泡。
看一下动图的效果:
MOS管导通后,我们松开手,它依旧会维持导通,这是因为电荷没有释放的回路,MOS管栅极的电场仍然存在(而且能保持很长的时间),建立导电沟道的条件并没有消失,所以MOS管就会一直导通着,如下图:
这时候如果我们一只手摸栅极,另一只手摸负极GND,那么就有了释放电荷的回路,MOS管栅极的电荷被释放掉,电场消失,MOS管就关闭了,灯也灭了,如下图:
我们来看一下用PMOS做开关的情况,看到下面的电路图:
PMOS源极S接12V电源,漏极接小灯泡的一端,小灯泡的另一端接地。要想让PMOS导通,那么栅极的电压就要低于源极的电压,并且栅源之间的电压要小于这个PMOS的开启电压。 焊出实物电路:
图中的PMOS我用IRF9540,同样地,想让它导通,那么我一只手摸负极GND,另一只手摸栅极,这样它就可以导通了,如下图:
反过来,我一只手摸正极,另一只手摸栅极,那么它就关闭了,如下图:
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最后来总结一下:
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); 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)。
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