模电书里的MOS管,真的是让人又爱又恨啊……
是这样的!
是这样的
也是这样的
记得第一次在模电书里看到这些东西,头都裂开了好吧,到底写的是什么鬼啊
现实中“他”长这吊毛样的
今天,我们换另一个角度去学MOS管,放下教科书,放下多余的概念(很多现实工作中压根用不到),先谈应用,把顺序稍微调换一下,概念性的东西我回头再看(反正我是看概念看到睡觉了)
OK,我们废话少说,直接上图:
图1
图1是个非常简单的点灯电路,开关闭合,LED亮,开关断开,LED灭,电阻起限流保护作用,避免大电流烧毁LED。那开关只能是人工去开关闭合,那如果我们把开关换成MOS管呢?看下图2:
图2
图2中的MOS管是AO3400A,属于NMOS管,本篇文章就以NMOS为基础,带大伙认识和使用MOS管,后期会写成续集。那图2中AO3400A只要G极输入高低电平就可以实现开关的作用了(至于为什么,下面会讲到),进而控制LED的亮与灭了。
那MOS管具有三个引脚,分别是G(栅极),D(漏极),S(源极)
那首先第一个问题,有些同学就问了,这些管脚咋记呀,还有怎么区分是NMOS还是PMOS呢?
(1)如何区分管脚?
图3
从图3中可以发现,无论是NMOS还是PMOS 源极(S)都是两线相交的,记住这点,那G极就很容易区分了,D极区分就更为简单了。
(2)怎么区分NMOS还是PMOS?
图4
从图4中不难发现,NMOS中间的箭头是指向MOS内部的,PMOS中间的箭头是指向MOS管外部的,记住这个点就容易区分NMOS和PMOS了。
那我们接着往下唠,先看一下MOS管的等效模型
图5
图5的右边是NMOS的等效模型图,那从图中可以看出,D极和S极是存在一个等效电阻的,那这个等效电阻的阻值是受GS间的电压控制的,也就是说,R的阻值会随着GS的电压变化而变化。当GS的电压小于一定值时,R的值接近于无穷大,当GS的电压大于一定值时,R的值就接近于0(mΩ级别)我们记住这点,不用理会为什么,如下图6所示
图6
知道了GS间的电压可以控制DS间的电阻大小后,我们再回头去看下面图7:
图7
上面我们说过当GS的电压小于一定值时,R的值接近于无穷大,当GS的电压大于一定值时,R的值就接近于0。
那这个大于一定值,到底是多少呢?
这里我们引入一个MOS的重要参数,就是Vgs(th),在AO3400A中的手册中就可以看到,如下图8,9所示:
图8
图9
从图8中可以看到Vgs(th)最小可以去到0.65V。
Vgs(th)称为源极阈值电压,其实从字面的意思很好理解,“阀”可以比喻成“阀门”的意思,就比如水管的阀门,那当阀门拧到一定程度,水量是不是就可以达到最大,那如果反方向拧的话,是不是就可以把水给关了呢!其实道理都是一样的。
那图9这里明确写出了,在VGS=10V时,RDS(ON)<26.5mΩ
在VGS=4.5V时,RDS(ON)<32mΩ
在VGS=2.5V时,RDS(ON)<48mΩ
(注:RDS(ON)就是图5右边等效模型中的R)
从这里就可以很明显的看出,VGS越小,RDS(ON)就越大,那这个RDS(ON)变大,会有什么影响呢?根据P=I²R可以知道,电阻越大,随着电流增大,发热肯定会变大,所以VGS低的话,会造成MOS发热严重,记住这点。
我们再看回图7,假如AO3400A的G极输入的开关信号最高电平为3.3V,那可以实现LED的亮灭吗?
答案是肯定的,当开关信号为3.3V时,RDS(ON)大概为22mΩ左右,如下图10所示:
RDS(ON)≈22mΩ,那点亮LED是完全是没有问题的!
好了,由于篇幅有限,关于MOS的内容一章是不可能讲的完的,我们下一篇再聊!