了解MOS管開(kāi)通過(guò)程嗎?MOS管開(kāi)通過(guò)程詳細(xì)分析!
MOS管開(kāi)通過(guò)程將是下述內(nèi)容的主要分析內(nèi)容,通過(guò)這篇文章,小編希望大家可以對(duì)MOS管的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識(shí)和了解,詳細(xì)內(nèi)容如下。
一、MOS管
MOS管是一種由金屬氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成的三極管,它的工作原理是通過(guò)控制門(mén)電壓來(lái)控制通過(guò)源極和漏極的電流。當(dāng)門(mén)電壓為正時(shí),源極和漏極之間的電容會(huì)被放電,從而使源極和漏極之間的電壓差變小,從而使源極和漏極之間的電流增大;當(dāng)門(mén)電壓為負(fù)時(shí),源極和漏極之間的電容會(huì)被充電,從而使源極和漏極之間的電壓差變大,從而使源極和漏極之間的電流減小。
MOS管是由源極、漏極、門(mén)極和金屬氧化物層組成,其中金屬氧化物層是MOS管的核心部分,它由一層金屬和一層氧化物組成,金屬層和氧化物層之間有一個(gè)很小的空隙,這個(gè)空隙可以控制電子的流動(dòng),從而控制MOS管的電流。
MOS管可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為兩大類(lèi):一類(lèi)是普通MOS管,它的結(jié)構(gòu)由源極、漏極、門(mén)極和金屬氧化物層組成;另一類(lèi)是雙極MOS管,它的結(jié)構(gòu)由源極、漏極、門(mén)極和兩層金屬氧化物層組成。
MOS管的特點(diǎn)有:
1、高靜態(tài)電流放大倍數(shù):MOS管的靜態(tài)電流放大倍數(shù)比普通晶體管要高得多;
2、低噪聲:MOS管的噪聲水平比普通晶體管要低得多;
3、低功耗:MOS管的功耗比普通晶體管要低得多;
4、高頻特性:MOS管的頻率特性比普通晶體管要高得多。
MOS管的應(yīng)用非常廣泛,它可以用于電路的放大、濾波、改變頻率、控制電流、控制電壓等。它還可以用于電腦、電子設(shè)備、汽車(chē)電子系統(tǒng)、家用電器、通信設(shè)備等。
二、MOS管開(kāi)通過(guò)程分析
關(guān)于MOS管的開(kāi)通過(guò)程,網(wǎng)絡(luò)上有許多文檔進(jìn)行分析,其來(lái)源應(yīng)為一篇帶感性負(fù)載的MOS管開(kāi)通過(guò)程的分析,很多轉(zhuǎn)發(fā)該文章的網(wǎng)文卻常常忽略了這一點(diǎn),把這個(gè)過(guò)程當(dāng)做了所有場(chǎng)景下MOS的開(kāi)通過(guò)程。因此,在分析之前,先說(shuō)明本文分析的前提:阻性負(fù)載下,VDS固定時(shí),加驅(qū)動(dòng)電壓VGS的情況下,MOS管的導(dǎo)通過(guò)程分析。
圖1 帶阻性負(fù)載的MOS管電路
帶阻性負(fù)載的MOS管電路模型如圖1所示,其在GS、GD、DS之間都有寄生電容,在DS之間還有一個(gè)寄生二極管。在t0時(shí)刻,MOS管柵極加驅(qū)動(dòng)電壓VGS,其值為MOS管完全導(dǎo)通所需要的驅(qū)動(dòng)電壓VGS(sat),其開(kāi)通過(guò)程中,VDS、VGS、ID的變化如圖2所示。分析如下:
圖2 MOS管開(kāi)通過(guò)程
t0~t1:在此區(qū)間內(nèi),VGS給Cgs充電,但由于Cgs兩端電壓尚未上升到MOS管的閾值電壓,所以MOS管處于截止?fàn)顟B(tài)。另外,由于VDD一直存在,所以Cgd的電壓應(yīng)該是從-VGD逐漸上升的(D極電壓大于G極)。
t1~t2:t1時(shí)刻,Cgs兩端電壓大于MOS的導(dǎo)通壓,此時(shí)MOS管開(kāi)始導(dǎo)通,漏極電流形成,Cgd通過(guò)MOS管開(kāi)始放電,VDS也開(kāi)始下降。這段時(shí)間里,VGD<0
MOS管處于夾斷狀態(tài),工作在飽和區(qū)。
t2~t3:t2時(shí)刻,VDS兩端電壓下降到與VGS一致,此時(shí)VGD=0,MOS管進(jìn)入密勒平臺(tái),柵極電流開(kāi)始給Cgd充電,由于VGD開(kāi)始上升,靠近漏極一側(cè)的導(dǎo)電溝道逐漸變寬,MOS管夾斷現(xiàn)象開(kāi)始消失,導(dǎo)電溝道的擴(kuò)寬使得VDS迅速下降。到t3時(shí)刻,VGD=Vth,MOS管的VGD上升到預(yù)夾斷電壓上,此階段,MOS管依然工作在飽和區(qū),而在密勒平臺(tái),VGS基本不變,因此,ID無(wú)變化。
t3~t4:t3時(shí)刻后,由于VGD>Vth,MOS管進(jìn)入可變電阻區(qū),在密勒平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間里,VDS的壓降會(huì)降至基本等于飽和導(dǎo)通壓降(否則柵極電流應(yīng)該還是大部分會(huì)給Cgd充電,Cgs電壓不會(huì)抬高),此時(shí)VGS不變,VDS下降,MOS管工作在可變電阻區(qū),那么按照MOS管的工作特性曲線,ID應(yīng)略有下降。
t4~t5:t4時(shí)刻,MOS管的密勒平臺(tái)結(jié)束,Cgs繼續(xù)充電至VGS(sat),ID隨著VGS的增大而增大(導(dǎo)電溝道擴(kuò)寬使導(dǎo)通電阻變小,ID上升,前提是負(fù)載足夠重),此時(shí)MOS管飽和導(dǎo)通,工作在可變電阻區(qū)。
后續(xù),若負(fù)載繼續(xù)加重,使漏極電流繼續(xù)上升,則MOS管的電流將會(huì)飽和,MOS管進(jìn)入飽和區(qū)。
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