mos管工作原理和作用

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一、MOS管工作原理

MOS管是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制其電流大小的半導(dǎo)體三端器件，很多特性和應(yīng)用方向都與三極管類似。這種器件不僅體積小、質(zhì)量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)、而且還具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛，特別是在大規(guī)模的集成電路中。

MOS管的基本工作原理是利用柵源電壓去控制漏極電流，但漏極和源極之間不存在原始導(dǎo)電溝道，所以工作時(shí)還需要先建立。

1.建立導(dǎo)電溝道：

當(dāng)外加正向的柵源電壓VGS>0時(shí)，在柵極下方的氧化層上出現(xiàn)上正下負(fù)的電場(chǎng)，該電場(chǎng)將吸引P區(qū)中的自由電子，使其在氧化層下方聚集，同時(shí)會(huì)排斥P區(qū)中的空穴，使之離開(kāi)該區(qū)域。VGS越大電場(chǎng)強(qiáng)度越大，這種效果越明顯。當(dāng)VGS達(dá)到VT時(shí)，該區(qū)域聚集的自由電子濃度足夠大，而形成一個(gè)新的N型區(qū)域，像一座橋梁把漏極和源極連接起來(lái)。該區(qū)域就稱為N型導(dǎo)電溝道，簡(jiǎn)稱N溝道，而Vt就稱為開(kāi)啟電壓，VGS>VT 是建立該導(dǎo)電溝道的必備條件。

2.建立漏極電流：

當(dāng)溝道建立之后，如果漏極之間存在一定的驅(qū)動(dòng)電壓VDS。當(dāng)漏極電壓VDS出現(xiàn)之后，漏極電位高于源極，故VGS>VGD，所以造成氧化層上的電場(chǎng)分布不均勻，靠近源極強(qiáng)度大，靠近漏極強(qiáng)度弱，相應(yīng)的導(dǎo)電溝道也就隨之變化：靠近源極處寬，靠近漏極處窄。

所以，MOS管的漏極電流Id主要受電壓VGS和VDS的影響，前者通過(guò)控制導(dǎo)電溝道來(lái)影響Id，后者直接作為驅(qū)動(dòng)來(lái)影響Id。但需要再次強(qiáng)調(diào)，如果導(dǎo)電溝道沒(méi)有建立的話，只有VDS，漏極電流是不會(huì)出現(xiàn)的。

二、MOS管的作用

放大作用：MOS管具有放大作用，通過(guò)外部電路的反饋和輸入信號(hào)的控制，可以將微弱的輸入信號(hào)放大到所需的幅度。這種放大作用在音頻放大器、功率放大器、運(yùn)算放大器等電路中都有廣泛應(yīng)用。

開(kāi)關(guān)作用：在數(shù)字電路中，MOS管可以作為開(kāi)關(guān)管使用，控制電路的通斷狀態(tài)。通過(guò)施加不同的控制信號(hào)，MOS管可以在導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)之間切換，從而實(shí)現(xiàn)邏輯門的開(kāi)關(guān)功能。

保護(hù)作用：MOS管具有較高的輸入阻抗，可以起到保護(hù)前級(jí)電路的作用。當(dāng)輸入電壓過(guò)高時(shí)，MOS管會(huì)自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，防止前級(jí)電路受損。

信號(hào)調(diào)制作用：在通信領(lǐng)域，MOS管可以用于信號(hào)調(diào)制和解調(diào)。通過(guò)改變MOS管的柵極電壓，可以調(diào)制信號(hào)的幅度和頻率等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸和處理。

電源控制作用：在電源電路中，MOS管可以作為開(kāi)關(guān)電源的控制器件，實(shí)現(xiàn)電源的開(kāi)關(guān)和調(diào)壓功能。通過(guò)調(diào)整MOS管的導(dǎo)通和截止時(shí)間，可以控制電源的輸出電壓和電流。

三、高壓MOS管和低壓MOS管的區(qū)別

高壓MOS管和低壓MOS管的主要區(qū)別在于工作電壓范圍、反應(yīng)速度以及應(yīng)用場(chǎng)景。

首先，從電壓角度來(lái)看，高壓MOS管的電壓范圍在400V至1000V之間，而低壓MOS管則在1V至40V左右。這種電壓的不同也決定了他們所應(yīng)對(duì)的場(chǎng)景不同。高壓MOS管常用于那些需要高電壓環(huán)境下具備低導(dǎo)通電阻和高耐壓能力的電路，例如電源和電能控制器。低壓MOS管則適用于那些工作電壓較低的場(chǎng)景，如移動(dòng)設(shè)備、低功耗電路和數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。

其次，不同的電壓等級(jí)也會(huì)影響MOS管的反應(yīng)速度。一般來(lái)說(shuō)，高壓MOS管的反應(yīng)速度要比低壓MOS管慢。其原因是，當(dāng)工作電壓增高時(shí)，MOS管的結(jié)電容會(huì)變大，導(dǎo)致充電慢，即開(kāi)通的速度變慢。

此外，低壓MOS管與高壓MOS管的封裝也有所不同。低壓MOS管一般以貼片式為主，用量較大，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品的保護(hù)板上。相比之下，高壓MOS管的電壓較高，通常以500V、600V、650V等為常規(guī)值，現(xiàn)在已經(jīng)有超結(jié)MOS達(dá)到1000V、1200V、1600V的產(chǎn)品出現(xiàn)。

總的來(lái)說(shuō)，高壓MOS管和低壓MOS管因其不同的電壓等級(jí)和應(yīng)用環(huán)境，具有不同的特性和應(yīng)用。在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的電路需求和工作環(huán)境來(lái)決定使用哪種類型的MOS管。

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