現(xiàn)在很多地方都會用到MOS管,那么它的工作原理是什么,MOS 管由多數(shù)載流子參與導電,也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件。具有輸入電阻高(10^7~10^12Ω)、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點,現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
所有 MOS 集成電路(包括 P 溝道 MOS,N 溝道 MOS,互補 MOS—CMOS 集成電路)都有一層絕緣柵,以防止電壓擊穿。一般器件的絕緣柵氧化層的厚度大約是 25nm、50nm、80nm 三種。
在集成電路高阻抗柵前面還有電阻——二極管網(wǎng)絡進行保護,雖然如此,器件內(nèi)的保護網(wǎng)絡還不足以免除對器件的靜電損害(ESD),實驗指出,在高電壓放電時器件會失效,器件也可能為多次較低電壓放電的累積而失效。
按損傷的嚴重程度靜電損害有多種形式,最嚴重的也是最容易發(fā)生的是輸入端或輸出端的完全破壞以至于與電源端 VDDGND 短路或開路,器件完全喪失了原有的功能。稍次一等嚴重的損害是出現(xiàn)斷續(xù)的失效或者是性能的退化,那就更難察覺。還有一些靜電損害會使泄漏電流增加導致器件性能變壞。
MOS 管的定義
MOS 管做為電壓驅(qū)動大電流型器件,在電路尤其是動力系統(tǒng)中大量應用,MOS 管有一些特性在實際應用中是我們應該特別注意的 MOS 管體二極管,又稱寄生二極管,在單個 MOS 管器件中有,在集成電路光刻中沒有,這個二極管在大電流驅(qū)動中和感性負載時可以起到反向保護和續(xù)流的作用,一般正向?qū)▔航翟?0.7~1V 左右。
因為這個二極管的存在,MOS 器件在電路中不能簡單地看到一個開關(guān)的作用,比如充電電路中,充電完成,移除電源后,電池會反向向外部供電,這個通常是我們不愿意看到的結(jié)果。
一般解決的方法是在后面增加一個二極管來防止反向供電,這樣雖然可以做到,但是二極管的特性決定必須有 0.6~1V 的正向壓降,在大電流的情況下發(fā)熱嚴重,同時造成能源的浪費,使整機能效低下。還有一個方法是再增加一個背靠背的 MOS 管,利用 MOS 管低導通電阻來達到節(jié)能的目的,這一特性另一個常見的應用為低壓同步整流。
注意事項
MOS 管導通后的無方向性,MOS 在加壓導通后,就類似于一根導線,只具有電阻特性,無導通壓降,通常飽和導通電阻為幾到幾十毫歐,且無方向性,允許直流和交流電通過。
使用 MOS 管的注意事項
1、為了安全使用 MOS 管,在線路的設(shè)計中不能超過管的耗散功率,最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數(shù)的極限值。
2、各類型 MOS 管在使用時,都要嚴格按要求的偏置接入電路中,要遵守 MOS 管偏置的極性。如結(jié)型 MOS 管柵源漏之間是 PN 結(jié),N 溝道管柵極不能加正偏壓;P 溝道管柵極不能加負偏壓,等等。
3、MOSMOS 管由于輸入阻抗極高,所以在運輸、貯藏中必須將引出腳短路,要用金屬屏蔽包裝,以防止外來感應電勢將柵極擊穿。尤其要注意,不能將 MOS 管放入塑料盒子內(nèi),保存時最好放在金屬盒內(nèi),同時也要注意管的防潮。
4、為了防止 MOS 管柵極感應擊穿,要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地;管腳在焊接時,先焊源極;在連入電路之前,管的全部引線端保持互相短接狀態(tài),焊接完后才把短接材料去掉;從元器件架上取下管時,應以適當?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等。
當然,如果能采用先進的氣熱型電烙鐵,焊接 MOS 管是比較方便的,并且確保安全;在未關(guān)斷電源時,絕對不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用 MOS 管時必須注意。
5、在安裝 MOS 管時,注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件;為了防管件振動,有必要將管殼體緊固起來;管腳引線在彎曲時,應當大于根部尺寸 5 毫米處進行,以防止彎斷管腳和引起漏氣等。
6、使用 VMOS 管時必須加合適的散熱器后。以 VNF306 為例,該管子加裝 140×140×4(mm)的散熱器后,最大功率才能達到 30W。
7、多管并聯(lián)后,由于極間電容和分布電容相應增加,使放大器的高頻特性變壞,通過反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此,并聯(lián)復合管管子一般不超過 4 個,而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。
8、結(jié)型 MOS 管的柵源電壓不能接反,可以在開路狀態(tài)下保存,而絕緣柵型 MOS 管在不使用時,由于它的輸入電阻非常高,須將各電極短路,以免外電場作用而使管子損壞。
9、焊接時,電烙鐵外殼必須裝有外接地線,以防止由于電烙鐵帶電而損壞管子。對于少量焊接,也可以將電烙鐵燒熱后拔下插頭或切斷電源后焊接。特別在焊接絕緣柵 MOS 管時,要按源極 - 漏極 - 柵極的先后順序焊接,并且要斷電焊接。
10、用 25W 電烙鐵焊接時應迅速,若用 45~75W 電烙鐵焊接,應用鑷子夾住管腳根部以幫助散熱。結(jié)型 MOS 管可用表電阻檔定性地檢查管子的質(zhì)量(檢查各 PN 結(jié)的正反向電阻及漏源之間的電阻值),而絕緣柵場效管不能用萬用表檢查,必須用測試儀,而且要在接入測試儀后才能去掉各電極短路線。取下時,則應先短路再取下,關(guān)鍵在于避免柵極懸空。
在要求輸入阻抗較高的場合使用時,必須采取防潮措施,以免由于溫度影響使 MOS 管的輸入電阻降低。如果用四引線的 MOS 管,其襯底引線應接地。陶瓷封裝的芝麻管有光敏特性,應注意避光使用。
對于功率型 MOS 管,要有良好的散熱條件。因為功率型 MOS 管在高負荷條件下運用,必須設(shè)計足夠的散熱器,確保殼體溫度不超過額定值,使器件長期穩(wěn)定可靠地工作??傊_保 MOS 管安全使用,要注意的事項是多種多樣,采取的安全措施也是各種各樣,廣大的專業(yè)技術(shù)人員,特別是廣大的電子愛好者,都要根據(jù)自己的實際情況出發(fā),采取切實可行的辦法,安全有效地用好 MOS 管。以上就是MOS的相關(guān)解析,希望能帶給大家?guī)椭?