目录

1.NMOS：

工作原理

特性

应用

2.PMOS：

PMOS的结构与工作原理

结构

工作原理

增强型PMOS与耗尽型PMOS

增强型PMOS（Enhancement Mode PMOS）

耗尽型PMOS（Depletion Mode PMOS）

应用

PMOS的工作区域

3.增强型与耗尽型：

增强型（Enhancement Mode）

特点

工作原理

耗尽型（Depletion Mode）

特点

工作原理

4.数据手册参数：

1. 绝对最大额定值（Absolute Maximum Ratings）

2. 电气特性（Electrical Characteristics）

3. 开关特性（Switching Characteristics）

4. 热特性（Thermal Characteristics）

5. 安全工作区（Safe Operating Area，SOA）

6. 封装类型（Package Type）

7. 频率特性（Frequency Characteristics）

关于Pd：

关于Rds：

1.Rds(ON) 与 VGS 的关系

2.MOSFET的导通电阻与栅极源极间电压特性

3.MOSFET的导通电阻与温度关系

4.导通电阻与结温特性

5.导通电阻与耐压的关系

关于寄生电容：

MOS管可以参考的文章：

MOS管在电路图中的应用事例：MOS管-详解-CSDN博客

原理讲解：全面认识MOS管，一篇文章就够了-云社区-华为云 (huaweicloud.com)

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       MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）是一种常用的场效应晶体管，用于开关和放大电路。MOSFET是现代电子电路中最常见的一种晶体管，广泛应用于模拟电路和数字电路。MOSFET有两种主要类型：N沟道MOSFET（NMOS）和P沟道MOSFET（PMOS）。

MOSFET是场效应管中的一种，另一种是JFET，本文不赘述，可参考文章：结型场效应管（JFET）_结型场效应管csdn-CSDN博客

1.NMOS：

       NMOS（N-channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种场效应晶体管，属于MOSFET的一种，广泛应用于数字和模拟电路。NMOS利用电子作为主要的载流子，具有较高的导电性能和开关速度。以下是对NMOS的详细介绍：

输入和输出的特征图像在增强型和耗尽型

结构

• 源极（Source）和漏极（Drain）：掺杂N型杂质，形成N型区域。
• 栅极（Gate）：通常由多晶硅或金属制成，通过一层薄薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层与基底隔开。
• 
• 等效模型图：

工作原理

NMOS的操作基于栅极电压（Vgs）相对于源极电压的变化：

1. 阈值电压（Vth）以下：

   • 当栅极电压（Vgs）小于阈值电压（Vth）时，P型基底中没有形成导电沟道，NMOS处于关断状态，源极和漏极之间没有电流流动。

2. 阈值电压（Vth）以上：

   • 当栅极电压（Vgs）大于阈值电压（Vth）时，在栅极下方的P型基底中形成一个N型反转层（导电沟道），连接源极和漏极，NMOS导通。
   • 线性区（Triode Region）：当漏源电压（Vds）较低时，NMOS工作在线性区，漏极电流（Id）与Vds成正比。
   • 饱和区（Saturation Region）：当漏源电压（Vds）较高时，NMOS工作在饱和区，漏极电流（Id）主要由Vgs控制，基本与Vds无关。

特性

1. 高输入阻抗：由于栅极和基底之间有绝缘层，NMOS具有非常高的输入阻抗。
2. 快速开关速度：NMOS的电子迁移率高，开关速度快，适用于高速电路。
3. 低导通电阻：导通时，NMOS的电阻较低，能够承受较大的电流。

应用

1. 数字电路：广泛应用于CMOS逻辑电路中，与PMOS一起组成CMOS技术。
2. 模拟电路：用于放大器、模拟开关等。
3. 电源管理：应用于开关电源、电压调节器等。

NMOS的工作区域

1. 截止区（Cutoff Region）：Vgs < Vth，NMOS关断，没有导电沟道，Id ≈ 0。
2. 线性区（Triode Region）：Vgs > Vth 且 Vds < Vgs - Vth，NMOS导通，Id ∝ Vds。
3. 饱和区（Saturation Region）：Vgs > Vth 且 Vds > Vgs - Vth，NMOS导通，Id主要受Vgs
4. 控制，与Vds无关。

2.PMOS：

       PMOS（P-channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种利用空穴作为主要载流子的MOSFET，广泛应用于各种模拟和数字电路中。与NMOS相比，PMOS在某些电路设计中具有独特的优势和特性。

输入和输出的特征图像在增强型和耗尽型

PMOS的结构与工作原理

结构

• 基底（Substrate）：通常为N型半导体材料。
• 源极（Source）和漏极（Drain）：掺杂P型杂质，形成P型区域。
• 栅极（Gate）：通常由多晶硅或金属制成，通过一层薄薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层与基底隔开。

工作原理

PMOS的操作基于栅极电压（Vgs）相对于源极电压的变化：

1. 阈值电压（Vth）以下：

   • 当栅极电压（Vgs）高于阈值电压（Vth）时，N型基底中没有形成导电沟道，PMOS处于关断状态，源极和漏极之间没有电流流动。

2. 阈值电压（Vth）以上：

   • 当栅极电压（Vgs）低于阈值电压（Vth）时，在N型基底中形成一个P型反转层（导电沟道），连接源极和漏极，PMOS导通。
   • 线性区（Triode Region）：当源漏电压（Vds）较低时，PMOS工作在线性区，漏极电流（Id）与Vds成正比。
   • 饱和区（Saturation Region）：当源漏电压（Vds）较高时，PMOS工作在饱和区，漏极电流（Id）主要由Vgs控制，基本与Vds无关。

增强型PMOS与耗尽型PMOS

增强型PMOS（Enhancement Mode PMOS）

• 特点：在栅极电压（Vgs）为零时处于关断状态。
• 导通条件：当栅极电压低于阈值电压（Vth）时，形成P型沟道，MOSFET导通。例如，典型的阈值电压Vth为-0.5V，只有当Vgs < -0.5V时，PMOS才会导通。

耗尽型PMOS（Depletion Mode PMOS）

• 特点：在栅极电压（Vgs）为零时处于导通状态。
• 关断条件：当栅极电压高于阈值电压（Vth）时，耗尽层扩展，导电沟道变窄甚至完全关闭，MOSFET关断。

应用

1. 数字电路：广泛应用于CMOS逻辑电路，与NMOS一起组成CMOS技术。
2. 模拟电路：用于放大器、模拟开关等。
3. 电源管理：应用于开关电源、电压调节器等。

PMOS的工作区域

1. 截止区（Cutoff Region）：Vgs > Vth，PMOS关断，没有导电沟道，Id ≈ 0。
2. 线性区（Triode Region）：Vgs < Vth 且 Vds < Vgs - Vth，PMOS导通，Id ∝ Vds。
3. 饱和区（Saturation Region）：Vgs < Vth 且 Vds > Vgs - Vth，PMOS导通，Id主要受Vgs控制，与Vds无关。

3.增强型与耗尽型：

【丝滑讲解】清晰易懂MOS管，增强/耗尽/夹断/沟道全部搞定_哔哩哔哩_bilibili

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增强型（Enhancement Mode）

一开始是没有沟道的，在外部电压的控制下，才有沟道

特点

• 阈值电压（Vth）：增强型MOSFET在栅极电压（Vgs）为零时处于关断状态，没有导电沟道。
• 导通条件：NMOS需要正的Vgs（大于阈值电压Vth）来增强导电沟道；PMOS需要负的Vgs（小于阈值电压Vth）。

工作原理

• NMOS增强型：

  • 当Vgs > Vth时，在P型基底下方形成N型反转层，MOSFET导通。
  • 例如，典型的阈值电压Vth为0.5V，只有当Vgs > 0.5V时，NMOS才会导通。

• PMOS增强型：

  • 当Vgs < Vth时，在N型基底下方形成P型反转层，MOSFET导通。
  • 例如，典型的阈值电压Vth为-0.5V，只有当Vgs < -0.5V时，PMOS才会导通。

耗尽型（Depletion Mode）

一开始有沟道，在外部电压下,逐渐没有沟道

特点

• 阈值电压（Vth）：耗尽型MOSFET在栅极电压（Vgs）为零时处于导通状态，已有导电沟道。
• 关断条件：NMOS需要负的Vgs（低于阈值电压Vth）来耗尽导电沟道；PMOS需要正的Vgs（高于阈值电压Vth）。

工作原理

• NMOS耗尽型：

  • 当Vgs < 0时，耗尽层扩展，导电沟道变窄甚至完全关闭，MOSFET关断。
  • 当Vgs为正时，导电沟道增强，MOSFET导通。

• PMOS耗尽型：

  • 当Vgs > 0时，耗尽层扩展，导电沟道变窄甚至完全关闭，MOSFET关断。
  • 当Vgs为负时，导电沟道增强，MOSFET导通。

4.数据手册参数：

对于每个具体的参数都有解释：MOS管参数详解-CSDN博客

AO3401A_AOS-AO3401A中文资料_PDF手册_价格-立创商城 (szlcsc.com)以NMOS作为参考器件

1. 绝对最大额定值（Absolute Maximum Ratings）

这些参数表示器件在短时间内可以承受的最大极限值，超出这些值可能会损坏器件。

• Vds（Drain-Source Voltage）：漏源电压，指漏极和源极之间的最大电压。
• Vgs（Gate-Source Voltage）：栅源电压，指栅极和源极之间的最大电压。
• Id（Drain Current）：漏极电流，指漏极能够承受的最大电流。
• Pd（Power Dissipation）：功耗，指器件可以散发的最大功率。

2. 电气特性（Electrical Characteristics）

• Vth（Threshold Voltage）：阈值电压，指MOSFET开始导通时栅源电压的最小值。
• Rds(on)（On-Resistance）：导通电阻，指MOSFET在完全导通时漏极与源极之间的电阻。
• Idss（Zero-Gate Voltage Drain Current）：零栅极电压漏极电流，在栅源电压为零时漏极的漏电流。
• Igss（Gate-Source Leakage Current）：栅源漏电流，指栅极和源极之间的漏电流。

3. 开关特性（Switching Characteristics）

• Qg（Total Gate Charge）：总栅电荷，指使MOSFET从关闭到完全导通所需的总电荷。
• Qgs（Gate-Source Charge）：栅源电荷，栅极到源极所需的电荷。
• Qgd（Gate-Drain Charge）：栅漏电荷，栅极到漏极所需的电荷。
• tr（Rise Time）：上升时间，指MOSFET从关闭到导通状态的时间。
• tf（Fall Time）：下降时间，指MOSFET从导通到关闭状态的时间。

4. 热特性（Thermal Characteristics）

• RθJC（Thermal Resistance Junction-to-Case）：结到外壳的热阻，表示结温和外壳温度之间的热阻。
• RθJA（Thermal Resistance Junction-to-Ambient）：结到环境的热阻，表示结温和环境温度之间的热阻。

5. 安全工作区（Safe Operating Area，SOA）

显示了MOSFET在不同电压和电流条件下安全工作的区域，确保器件在这些条件下不会损坏。

6. 封装类型（Package Type）

表示MOSFET的物理封装形式，例如TO-220、TO-247、D2PAK等，影响散热和安装方式。

7. 频率特性（Frequency Characteristics）

• fT（Transition Frequency）：转移频率，表示器件在高频下的性能。
• Ciss（Input Capacitance）：输入电容，表示栅极到源极之间的电容。
• Coss（Output Capacitance）：输出电容，表示漏极到源极之间的电容。
• Crss（Reverse Transfer Capacitance）：反向传输电容，表示栅极到漏极之间的电容。

关于Pd：

但一般计算时，可以作为Pd=Is*Vds

关于Rds：

关于MOS管的Rds学习_mos管rds-CSDN博客

1.Rds(ON) 与 VGS 的关系

       通常情况下，栅极源极间电压VGS越高，导通电阻Rds越小。在相同的 VGS条件下，Rds(on)还会因通过的电流不同而有所变化。因此，在计算功率损耗时，需要同时考虑 VGS和漏极电流ID，以选择适合的 Rds(on)值，从而优化MOSFET的性能和效率。

2.MOSFET的导通电阻与栅极源极间电压特性

       一般而言，MOSFET的芯片尺寸（表面积）越大，导通电阻 Rds(on)越小。在不同封装条件下，封装尺寸越大，能够搭载的芯片尺寸也就越大，因此 Rds(on)​ 会更小。在应用中，选择较大尺寸的封装，可以实现更低的 Rds(on)​。

3.MOSFET的导通电阻与温度关系

      除了栅极源极电压 Vgs之外，温度是影响导通电阻 Rds(on)​ 的主要因素。无论是在放大状态还是开关状态，温度对 Rds(on的影响都非常明显。因此，在应用中需要特别注意温度对MOSFET性能的影响，以确保电路的可靠性和稳定性。

4.导通电阻与结温特性

      在饱和导通条件下，MOSFET的导通电阻 Rds(on)随着温度的升高而增加。当结温 从 25℃ 升高到 100℃ 时，Rds(on) 可能增加约一倍。这意味着随着温度升高，漏—源极的压降增加，漏极电流有减小的趋势，而漏极功耗则有增加的趋势。因此，在配置独立散热器时，需要特别注意这一点，以确保MOSFET在高温环境下的可靠性和性能。

5.导通电阻与耐压的关系

       MOSFET需要承受一定的电压。为了提高耐压能力，MOSFET的厚度通常会增加。然而，较厚的MOSFET通常具有较高的导通电阻 Rds(on)，具有低导通电阻的MOSFET具有更大的竞争优势。因此，制造商在材料和工艺上不断改进，以降低导通电阻。如今，某些MOSFET的导通电阻可以低至 1 mΩ，从而显著减少功耗

关于寄生电容：

• fT（Transition Frequency）：转移频率，表示器件在高频下的性能。
• Ciss（Input Capacitance）：输入电容，表示栅极到源极之间的电容。
• Coss（Output Capacitance）：输出电容，表示漏极到源极之间的电容。
• Crss（Reverse Transfer Capacitance）：反向传输电容，表示栅极到漏极之间的电容。

各个寄生电容的定义：电路杂谈——MOS管各引脚间结电容对电路的影响_mos结电容-CSDN博客

寄生电容对电路的影响，以及串联电阻的作用：MOS管_用mos的限流保护-CSDN博客

MOS管可以参考的文章：

彻底搞懂MOS管的工作原理及应用_mos管的作用及原理-CSDN博客

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