电子元器件之MOS管，附上几个常用MOS管电路和仿真。

news2024/9/21 22:19:14

MOS管是一种常用的电子元器件。

1.MOS管的类别

MOSFET简称MOS，是一种绝缘栅型场效应管。按照类别可以分为增强型mos管和耗尽型mos管。

导电沟道的形成方式‌

增强型MOS管：在没有外加电压时，源极和漏极之间没有导电沟道存在。只有当栅极电压达到一定阈值时，才能在源极和漏极之间形成导电沟道，使电流得以流通。
耗尽型MOS管：在制造过程中，源极和漏极之间的衬底中已经掺入了杂质或改变了材料结构，使得在没有外加电压时就已经存在导电沟道。无论栅极电压如何变化，只要源极和漏极之间存在电位差，就会有电流流通。
输入阻抗‌：
增强型MOS管：具有高输入阻抗，适合用于需要高输入阻抗的电路。
耗尽型MOS管：具有低输入阻抗，适合用于需要低输入阻抗的电路。
‌应用范围‌：
增强型MOS管：广泛应用于数字集成电路和大多数应用中，因其具有高输入阻抗和低噪声的特点。
耗尽型MOS管：通常用于功率放大器等特殊应用，因其具有响应速度快和驱动能力强的特点。
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2.NMOS管和PMOS管的区别

MOS管根据制造工艺，可以分为NMOS管和PMOS管。
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‌区别
NMOS‌：NMOS是一种N型场效应管，具有N型沟道和P型衬底。其工作原理是通过在栅极（G）和源极（S）之间施加正向电压，使得P型衬底中的自由电子被吸引到栅极下方的区域，形成N型导电沟道，从而使漏极（D）和源极（S）之间导通。NMOS的导通条件是栅极电压高于源极电压一定值（即栅极阈值电压）。‌

‌PMOS‌：PMOS是一种P型场效应管，具有P型沟道和N型衬底。其工作原理与NMOS相反，通过在栅极（G）和源极（S）之间施加反向电压，使得N型衬底中的空穴被吸引到栅极下方的区域，形成P型导电沟道，从而使漏极（D）和源极（S）之间导通。PMOS的导通条件是栅极电压低于源极电压一定值（即栅极阈值电压）。

特点
‌NMOS‌：导通电压VGS（栅极-源极电压）需要大于一定的阈值电压。也就是说通常是高电平驱动（在S极接地的情况下），电流方向为D极流向S极。
‌PMOS‌：导通电压VGS需要小于一定的阈值电压。也就是说通常是低电平驱动（在S极接电源的情况下），电流方向为S极流向D极。

NMOS和PMOS的优缺点
‌NMOS‌：响应速度快，导通电阻低，价格相对较低，型号多。但在高端驱动中，由于源极通常接地，可能不适合所有应用场景。‌常用于控制灯泡、电机等无源器件，特别是在作为下管控制时更为常见。

‌PMOS‌：在高端驱动中较为常见，因为源极可以接电源，但存在导通电阻大、价格贵、替换种类少等问题。常用于控制芯片等有源器件，特别是在作为上管控制时更为常见，以避免通信混乱和电流泄漏等问题。

3.MOS管电路和仿真

这里就举例几个我个人常用的MOS管电路
电源防止反接
利用NMOS管的特性，当电源反接的时候，GS的电压小于0，MOS管不导通，这里的NMOS管电流方向不是要D流向S吗，为什么反过来接，这个是因为MOS管有续流二极管，电源经过二极管会形成一个压降，会形成回路。所以MOS管要反过来。
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利用PMOS管的特性，当电源反接的时候，GS的电压大于0，MOS管不导通，这里的PMOS管电流方向不是要S流向D吗，为什么反过来接，这个是因为MOS管有续流二极管，电源可以通过二极管形成一个回路。所以MOS管要反过来。
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充电保护电路或者电源优先选择电路
这个电路比较多用于锂电池充电电路，当没有5V充电电源时，PMOS光导通，3.7V锂电池供电，当有5V电源时，PMOS管被截止，3.7V不会对后级电路放电。并且因为5V电压经过二极管后电压比3.7V大·，所以3.7V的电源也不会经过PMOS管的的续流二极管进行放电。
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