MOS管(場(chǎng)效應(yīng)管)的本質(zhì)在柵極(G)電壓對(duì)漏極(D)與源極(S)間導(dǎo)電溝道的精準(zhǔn)控制，作為開(kāi)關(guān)器件成為電子應(yīng)用的核心。原理是當(dāng)柵源電壓(Vgs)超過(guò)閾值電壓(Vth)，溝道形成，電流流通。在實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)溝道載流子類型分為N溝道(電子導(dǎo)電)和P溝道(空穴導(dǎo)電)。合科泰為您講解MOS管的核心應(yīng)用及選型防護(hù)。

核心應(yīng)用：高速開(kāi)關(guān)與信號(hào)放大

MOS管在數(shù)字電路當(dāng)中，有著高效通斷的特性，優(yōu)勢(shì)在于其高速開(kāi)關(guān)的特性，就像電子閥門。MOS管常被應(yīng)用在計(jì)算機(jī)內(nèi)存的高速操作，和開(kāi)關(guān)電源的精確功率控制，這都是通過(guò)調(diào)節(jié)柵壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的快速切換。同時(shí)，在飽和區(qū)工作的時(shí)候，漏極電流隨柵源電壓呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，還有高輸入阻抗特性，這些都讓MOS管成為信號(hào)放大器。像驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器典型應(yīng)用場(chǎng)景，需要無(wú)損放大麥克風(fēng)的微弱音頻信號(hào)。

高頻開(kāi)關(guān)的核心挑戰(zhàn)：米勒振蕩及其抑制

深入理解MOS管的等效模型(尤其反相器/運(yùn)放模型)是很重要的。高頻開(kāi)關(guān)場(chǎng)景下，柵漏電容(Cgd，即米勒電容)會(huì)引入強(qiáng)烈的反饋，在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的“米勒平臺(tái)”中間，如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)變化快、供電電壓(VDD)高，就很容易引起柵極電壓振蕩，也叫米勒振蕩，會(huì)導(dǎo)致性能不穩(wěn)甚至器件損壞。工程師實(shí)當(dāng)中，有效抑制振蕩方法有如下三種：

1.在柵極串聯(lián)電阻(Rg)，可以減緩開(kāi)關(guān)邊沿速度，從而削弱積分效應(yīng)。

2.漏源間并聯(lián)小電容(Cds)，以此提供低阻抗路徑來(lái)吸收振蕩能量。

3.優(yōu)選低Cgd器件，從根本上減小了米勒電容影響。

如LCR電橋測(cè)量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，先進(jìn)工藝器件的Cgd遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)硅管，性能更優(yōu)。選型時(shí)務(wù)必關(guān)注Cgd盡可能小于Cgs。

關(guān)鍵防護(hù)：過(guò)壓與過(guò)流

MOS管應(yīng)用一定要嚴(yán)格防止超出額定電壓、電流等參數(shù)，如果超過(guò)可能導(dǎo)致兩種情況，過(guò)壓情況(Vds超標(biāo))會(huì)導(dǎo)致?lián)舸p壞;過(guò)流情況(Id超標(biāo))引發(fā)過(guò)熱失效。針對(duì)這兩種情況需要采取不同的防護(hù)策略，前者通過(guò)在電路中加入穩(wěn)壓管或TVS管，進(jìn)行電壓鉗位來(lái)防止過(guò)壓。后者的防護(hù)策略是串聯(lián)電流檢測(cè)電阻，配合控制電路在電流異常時(shí)，及時(shí)地關(guān)斷MOS管。

選型實(shí)戰(zhàn)要點(diǎn)

精準(zhǔn)選型是發(fā)揮MOS管性能、保障可靠性的基礎(chǔ)，核心參數(shù)需要綜合地考量。以下為參數(shù)列表。

結(jié)語(yǔ)

掌握MOS管的工作原理、等效模型及其核心應(yīng)用場(chǎng)景，并深刻理解高頻開(kāi)關(guān)下的米勒振蕩機(jī)制與防護(hù)、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)策略，是設(shè)計(jì)高效可靠電路的關(guān)鍵。而在工程實(shí)踐當(dāng)中，器件選型和電路設(shè)計(jì)是發(fā)揮MOS管應(yīng)用潛力的關(guān)鍵。目前的電路設(shè)計(jì)中，追求更高效率和更高可靠性，而合科泰可以提供多樣化的MOS管解決方案，憑著優(yōu)化的參數(shù)性能和本土化支持，在高頻開(kāi)關(guān)電源、高效功率控制等關(guān)鍵領(lǐng)域，為工程師提供器件保障，以達(dá)到更優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。