【电子器件笔记7】MOS管参数和选型

引言

最近打算重新学学电子的知识，做做笔记，就有了这个系列，笔记都是从B站up主唐老师讲电赛那摘录来的，和大家一起分享学习。希望自己能一步步进步。

1.MOS管基础知识

1.1 怎么判断MOS管的三个极

G：栅极，中间极
S：源极，两根线交叉在一起
D：漏极，剩下的一级，单独引线

1.2 怎么判断MOS管是NMOS还是PMOS

NMOS：箭头指向G
PMOS：箭头远离G

1.3 MOS管寄生二极管方向如何判定

寄生二极管又称为体二极管。在S和D之间。

寄生二极管方向判定规则是：N沟道由S极指向D极，P沟道由D极指向S极。

一个简单的识别方法是：不管是N沟道还是P沟道MOS管，中间衬底箭头方向和寄生二极管的方向总是一致的，要么都从S指向D，要么都从D指向S。

2.MOS管的作用

MOS管主要由两个作用：开关、隔离、可调电阻。

2.1 开关作用

2.1.1 高低电平切换

2.1.2 电压通断

左边是Vi，输入电压为1.5V，电路通过控制三极管的栅极控制右边输出电压Vo的大小，如果由单片机控制：

如果VG=1，那么右边输出Vo=1.5V，
如果VG=0，那么右边输出Vo=0V。

2.1.3 buck电路

后续章节笔记会再介绍。

2.1.4 做开关时MOS管在电路中的连接方法

确定问题：
哪一个极接输入端？
哪一个极接输出端？
MOS管导通控制电平是高电平还是低电平？
MOS管截止控制电平是高电平还是低电平？

输入和输出端的确定：

最重要的看寄生二极管的方向！

控制极栅极电压的确定：
不管是NMOS还是PMOS，都是用G极电压和S极电压作比较。

NMOS：UG>US导通，简单认为UG=US截止
PMOS：UG

UG比US大多少饱和导通呢？

不同的MOS管压差不同：

在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类：

信号切换用MOS管：UG比Us大3V–5V即可，实际上只要导通即可，不必须饱和导通。比如常见的：

2N7002,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FDV301N。

电压通断用MOS管：UG比Us应大于10V以上，而且开通寸必须工作在饱和导通状态常见的有：

AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,MDV1660,
AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456D1
MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP.

PMOS和NMOS条件刚好相反。

连接的时候要注意因为有开关作用，电流的方向不能顺着寄生二极管的方向，不然直接就导通了，没有了开关的作用。

2.2 隔离作用

如果想实现线路上电流的单向流通，比如只让电流从A→B，阻止B→A，应该怎么做。

方法1：加一个二极管：防反接，但是二极管有管压降，像普通二极管1N4007为0.7V，肖特基二极管1N5819是0.3V，两端电压有压差

方法2：使用一个MOS管，相当是利用了MOS管内部的寄生二极管。在笔记本主板中使用PMOS隔离管常见。

2.3 常用MOS管推荐

IRLR7843 TRPBF T0-252-3N沟道30V/161A贴片MOSFET
（智能车比赛老师推荐）
IRF540
IRF640
IRF840
SI2301
SI2302
2N7002

3.MOS管的参数

3.1 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。设计打个5-8折。

3.2 VGS最大栅源电压

VGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。可以考虑用稳压二极管或者TVS（单向稳态二极管）、TS（双向稳态二极管）进行保护。

3.3 ID-连续漏电流

ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者吏高温度下，可允许的最大连续直流电流。设计打个5-8折。

3.4 VGS(th)

VGS(th)是指加的栅源电压能使漏极开始有电流，或关断MOSFET时电流消失时的电压，测试的条件（漏极电流，漏源电压，结温）也是有规格的。正常情况下，所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此，VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数当温度上升时，MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。

3.5 RDS(on):导通电阻

RDS(on)是指在特定的漏电流（通常为D电流的一半）、栅源电压和25℃的情况下测得的漏-源电阻。应该越小越好，产生的功耗也越小，减小MOS管发热，提高效率。实际也可以进行并联，降低导通电阻。VGS(on)越大，RDS(on)就越小，一般VGS(on)小于等于10-20V，视情况而定。

3.6 Ciss:输入电容

将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成，或者Ciss=Cgs+Cgd。当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启，放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动电路和Css对器件的开启和关断延时有着直接的影响。越小越好

3.7 Qgs,Qgd,和Qg:栅电荷栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷

既然开关的瞬间，电容上的电荷随电压的变化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。栅极电荷Qg是产生开关损耗的主要原，越小越好因。栅极电荷是MOS管门极允放电所需的能量，相同电流、电压规格的MOSFET,具有比较大的栅极电荷意味着在MOS开关过程中会损耗更多的能量。所以，为了尽可能降低MOS管的开关损耗，工程师在电源设计过程中需要选择同等规格下Qg更低的MOS管作为主功率开关管。

4.其他

在做开关电源时要兼顾效率，考虑两个损耗：导通损耗和开关损耗，减小导通损耗选用Rds(on)更小的MOS管，减小开关损耗选用Qg更小的MOS管。

参考资料
[1]唐老师讲电赛（6）MOS管