【科普贴】MOS管开关原理及应用详解

2023-11-03

前言:

MOS管通常被用作电源开关使用,通常使用PMOS做为上管,将NMOS做为下管使用。当然也有反过来使用的场景,但使用较少。此贴为科普贴,就不做累述了。

MOS原理介绍:
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1、NMOS管介绍
电流方向从D→S(漏极流向源极),导通条件为VGS有一定的压降(具体压降为多少,请参考手册)。通常为VG>VS 即栅极电压高于源极。
2、PMOS管介绍
电流方向从S→D(源极流向漏极),导通条件为VGS有一定的压降(具体压降多少,请参考手册)。通常为VS>VG 即源极电压高于栅极。

为什么通常使用PMOS做为上管,将NMOS做为下管使用?

NMOS管
使用NMOS管做为下管,S极直接接地,S极电压固定为地(0电平),这时候只要控制G极电压,达到开关的阈值就能控制NMOS管的打开关断。
如果将NMOS做为上管使用,S极的电压不固定,无法确认NMOS导通的G极电压。因为S极对地有两种电压,当MOS管截止时为低电平,导通时为VCC电平。当然也可以做为上管只是电路就比较复杂,这里不累述。
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PMOS管
使用PMOS管做上管,S极直接接VCC,S极电压固定为VCC电压,只需要将G极电压拉低到阈值就可以控制PMOS管的开关。如果使用PMOS做为下管S极的电压不固定,就无法确认G极的电压。当然也可以做为下管只是电路就比较复杂,这里不累述。
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综上所述:NMOS管通常做为下管使用,PMOS管通常做为上管使用,其目的都是为了给S极一个固定的电压值

MOS管寄生二极管的作用

1、MOS管本身自带有寄生二极管,作用是防止VDD过压的情况下,烧坏MOS管,因为在过压对MOS管造成破坏之前,二极管先反向击穿,将大电流直接到地,从而避免MOS管被烧坏。
2、防止管子的源极和漏极反接时烧坏MOS管,也可以在电路有反向感生电压时,为反向感生电压提供通路,避免反向感生电压击穿MOS管。

MOS管寄生二极管方向的判断

根据上述两点,我们知道寄生二极管的作用
NMOS做为下管使用时,S极接地,当VDD过压时,二极管反向击穿保护。当错误的把S极接电源,D极接地时,电流通过二极管泄放,烧坏寄生二极管,从而保护电路
PMOS做为上管使用时,S极接电源,当VDD过压时,二极管反向击穿保护。当错误的把D极接电源,S极接地时,电流通过二极管泄放,烧坏寄生二极管,从而保护电路。
总而言之,就是寄生二极管的方向和MOS管电路的电流方向相反。
下面是图示和记忆方法。
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