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標題: 場效應管(MOS)在開關電路中的應用 [打印本頁]

作者: 51黑科技    時間: 2016-2-1 02:09
標題: 場效應管(MOS)在開關電路中的應用

場效應管在mpn中,它的長相和我們前面講的三極管極像,所以有不少修mpn的朋友好長時間還分不清楚,統一的把這些長相相同的三極管、場效應管、雙二極管、還有各種穩壓IC統統稱作三個腳的管管,呵呵,如果這樣麻木不分的話,你的維修技術恐怕很難快速提高的哦!

好了,說到這里場效應管的長相恐怕我就不用貼圖了,在電路圖中它常用 



 

表示,關于它的構造原理由于比較抽象,我們是通俗化講它的使用,所以不去多講,由于根據使用的場合要求不同做出來的種類繁多,特性也都不盡相同;我們在mpn中常用的一般是作為電源供電的電控之開關使用,所以需要通過電流比較大,所以是使用的比較特殊的一種制造方法做出來了增強型的場效應管(MOS型),它的電路圖符號:

仔細看看你會發現,這兩個圖似乎有差別,對了,這實際上是兩種不同的增強型場效應管,第一個那個叫N溝道增強型場效應管,第二個那個叫P溝道增強型場效應管,它們的的作用是剛好相反的。前面說過,場效應管是用電控制的開關,那么我們就先講一下怎么使用它來當開關的,從圖中我們可以看到它也像三極管一樣有三個腳,這三個腳分別叫做柵極(G)、源極(S)和漏極(D),mpn中的貼片元件示意圖是這個樣子:
 


     1
腳就是柵極,這個柵極就是控制極,在柵極加上電壓和不加上電壓來控制2腳和3腳的相通與不相通,N溝道的,在柵極加上電壓2腳和3腳就通電了,去掉電壓就關斷了,而P溝道的剛好相反,在柵極加上電壓就關斷(高電位),去掉電壓(低電位)就相通了!
我們常見的2606主控電路圖中的電源開機電路中經常遇到的就是P溝道MOS管:


   
這個圖中的SI2305就是P溝道MOS管,由于有很多朋友對于檢查這一部分的故障很茫然,所以在這里很有必要講一下它的工作原理,來加深一下你的印象!
圖中電池的正電通過開關S1接到場效應管Q12腳源極,由于Q1是一個P溝道管,它的1腳柵極通過R20電阻提供一個正電位電壓,所以不能通電,電壓不能繼續通過,3v穩壓IC輸入腳得不到電壓所以就不能工作不開機!這時,如果我們按下SW1開機按鍵時,正電通過按鍵、R11R23D4加到三極管Q2的基極,三極管Q2的基極得到一個正電位,三極管導通(前面講到三極管的時候已經講過),由于三極管的發射極直接接地,三極管Q2導通就相當于Q1的柵極直接接地,加在它上面的通過R20電阻的電壓就直接入了地,Q1的柵極就從高電位變為低電位,Q1導通電就從Q1同過加到3v穩壓IC的輸入腳,3v穩壓IC就是那個U1輸出3v的工作電壓vcc供給主控,主控通過復位清0,讀取固件程序檢測等一系列動作,輸處一個控制電壓到PWR_ON再通過R24R13分壓送到Q2的基極,保持Q2一直處于導通狀態,即使你松開開機鍵斷開Q1的基極電壓,這時候有主控送來的控制電壓保持著,Q2也就一直能夠處于導通狀態,Q1就能源源不斷的給3v穩壓IC提供工作電壓!SW1還同時通過R11R30兩個電阻的分壓,給主控PLAY ON腳送去時間長短、次數不同的控制信號,主控通過固件鑒別是播放、暫停、開機、關機而輸出不同的結果給相應的控制點,以達到不同的工作狀態!

 

 

 

 

結型場效應管(N溝道JFET)工作原理:
    
可將N溝道JFET看作帶人工智能開關的水龍頭。這就有三部分:進水、人工智能開關、出水,可以分別看成是JFET d極 、g 極、s極。
    “
人工體現了開關的控制作用即vGSJFET工作時,在柵極與源極之間需加一負電壓(vGS<0),使柵極、溝道間的PN結反偏,柵極電流iG≈0,場效應管呈現高達107Ω以上的輸入電阻。在漏極與源極之間加一正電壓(vDS>0),使N溝道中的多數載流子(電子)在電場作用下由源極向漏極運動,形成電流iDiD的大小受人工開關”vGS的控制,vGS由零往負向增大時,PN結的耗盡層將加寬,導電溝道變窄,vGS絕對值越大則人工開關越接近于關上,流出的水(iD)肯定越來越小了,當你把開關關到一定程度的時候水就不流了。
   “
智能體現了開關的影響作用,當水龍頭兩端壓力差(vDS)越大時,則人工開關自動智能生長vDS值越大則人工開關生長越快,流水溝道越接近于關上,流出的水(iD)肯定越小了,當人工開關生長到一定程度的時候水也就不流了。理論上,隨著vDS逐漸增加,一方面溝道電場強度加大,有利于漏極電流iD增加;另一方面,有了vDS,就在由源極經溝道到漏極組成的N型半導體區域中,產生了一個沿溝道的電位梯度。由于N溝道的電位從源端到漏端是逐漸升高的,所以在從源端到漏端的不同位置上,漏極與溝道之間的電位差是不相等的,離源極越遠,電位差越大,加到該處PN結的反向電壓也越大,耗盡層也越向N型半導體中心擴展,使靠近漏極處的導電溝道比靠近源極要窄,導電溝道呈楔形。所以形象地比喻為當水龍頭兩端壓力差(vDS)越大,則人工開關自動智能生長
    
當開關第一次相碰時,就是預夾斷狀態,預夾斷之后id趨于飽和。
    
vGS>0時,將使PN結處于正向偏置而產生較大的柵流,破壞了它對漏極電流iD的控制作用,即將人工開關拔出來,在開關處又加了一根進水水管,對水龍頭就沒有控制作用了。

絕緣柵場效應管(N溝道增強型MOSFET)工作原理:
   
可將N溝道MOSFET看作帶人工智能開關的水龍頭。相對應情況同JFET。與JFET不同的的是,MOSFET剛開始人工開關是關著的,水流流不出來。當在柵源之間加vGS>0 N型感生溝道(反型層)產生后,人工開關逐漸打開,水流(iD)也就越來越大。iD的大小受人工開關”vGS的控制,vGS由零往正向增大時,則柵極和P型硅片相當于以二氧化硅為介質的平板電容器,在正的柵源電壓作用下,介質中便產生了一個垂直于半導體表面的由柵極指向P型襯底的電場,這個電場排斥空穴而吸引電子,P型襯底中的少子電子被吸引到襯底表面,這些電子在柵極附近的P型硅表面便形成了一個N型薄層,即導通源極和漏極間的N型導電溝道。柵源電壓vGS越大則半導體表面的電場就越強,吸引到P型硅表面的電子就越多,感生溝道將越厚,溝道電阻將越小。相當于人工開關越接近于打開,流出的水(iD)肯定越來越多了,當你把開關開到一定程度的時候水流就達到最大了。MOSFET智能性與JFET原理相同,參上。

絕緣柵場效應管(N溝道耗盡型MOSFET)工作原理:
    基本上與N溝道JFET一樣,只是當vGS>0時,N溝道耗盡型MOSFET由于絕緣層的存在,并不會產生PN結的正向電流,而是在溝道中感應出更多的負電荷,使人工智能開關的控制作用更明顯。

 

 

 

 

開關只有兩種狀態通和斷,三極管和場效應管工作有三種狀態,1、截止,2、線性放大,3、飽和(基極電流繼續增加而集電極電流不再增加)。使晶體管只工作在13狀態的電路稱之為開關電路,一般以晶體管截止,集電極不吸收電流表示關;以晶體管飽和,發射極和集電極之間的電壓差接近于0V時表示開。開關電路用于數字電路時,輸出電位接近0V時表示0,輸出電位接近電源電壓時表示1。所以數字集成電路內部的晶體管都工作在開關狀態。


晶體管飽和的條件, V(工作電壓) / Rc(負載電阻阻值) = Ic,  Ic / β < Ib .

晶體管截止的條件, Ic ≈ 0  ; Ib ≤ 0 (基極不能懸浮至少有電阻接地,必要時可用反偏置)

 

 

N溝道場效應管NFETDS間加正向電壓,GS極間加電壓Vgs

VgsVdson5v,則NFET導通,等效于三極管的飽和導通狀態。壓控線性電阻和無觸點的、閉合狀態的電子開關

Vgs小于夾斷電壓時,則NFET截止。 做無觸點的、接通狀態的電子開關
 

 

 

 

 


作者: FOXKK    時間: 2016-5-5 09:41

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