MOS管的工作原理 MOS管开关电路实例

MOS管是一种具有特殊功能的半导体器件，其英文全称为Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，即金属-氧化物-半导体场效应晶体管。它在电路中通常作为开关使用，通过改变栅极电压来控制源极和漏极之间的导通和截止。

在一块金属膜上制作两个电极A和B，分别与源极和漏极相连。当给其中一个电极加上正向电压时，该电极将产生电子并沿电场方向移动形成空穴；而给另一个电极加上反向电压时，该电极将产生空穴并将电子向反方向推回至金属膜表面形成一个回路，从而阻止电子流动而产生电流输出到负载电阻上。

由于MOS管的输入电阻很大，对负载电流的变化不敏感，因此即使外加电源电压变化，它也能保持截止状态不变（即开路）。当外电路接通且负载电流增大时，由于基区电阻较大而呈现高阻抗特性，使输出电压减小直至截止。

MOS管的工作原理

MOS管一般有耗尽型和增强型两种。这里我们以增强型MOS为例分析。

MOS管由漏极、源极和栅极组成，还分为N沟和P沟两种MOS管。首先我们将漏极接到电源正极，源极接到电源负极。对mos管而言，在栅极无电压情况下，源极与漏极之间是两个背对背二极管，而不会有电流通过，此时的mos管处于截止状态。

如上图所示，栅极加电压时，当电压小于阈值 VGS (th)时，栅极与基片 P之间会因为电场的作用，使 P型半导体的源极和漏极上的负电子受到吸引而涌向栅极，而因为氧化膜的阻隔，将电子聚集在两个N沟道之间的半导体中。

如果栅极电压越高，电子浓度就会越高。当VGS (th)超过一个阈值，N型半导体将在源极和漏极之间形成一个电子通道。这段时间内，由于漏极上加了正电压，会形成漏极至源极的电流， MOS管导通。

MOS管开关电路实例

在电路中，MOS管通常用作开关，通过改变栅极电压来控制源极和漏极之间的导通和截止。其电路符号通常由三个引脚组成，分别是栅极（G）、源极（S）和漏极（D）。有时，在源极和漏极之间还会有一个表示二极管的符号。

当栅极电压为0时，MOS管处于截止状态，源极和漏极之间没有导通。当栅极电压大于阈值电压时，MOS管进入导通状态，源极和漏极之间形成导电通道。

在电路中，可以使用电阻、电容、二极管等元件与MOS管一起构成各种电路。例如，通过在栅极上施加一个控制信号，可以将MOS管作为开关来控制电流的通断。

此外，根据不同的工作电压和电流要求，可以选择不同类型和规格的MOS管，如N沟道或P沟道、高低压驱动等。

在下图所示的电路中，增强型 N 沟道MOS管用于切换简单的灯“ON”和“OFF”（也可以是 LED）。

栅极输入电压VGS被带到适当的正电压电平以打开器件，因此灯负载要么“打开”，（V GS = +ve），要么处于将器件“关闭”的零电压电平，（V GS = 0V）。

如果灯的电阻负载要由电感负载（如线圈、螺线管或继电器）代替，则需要与负载并联一个“续流二极管”，以保护MOS管免受任何自生反电动势的影响。

上面显示了一个非常简单的电路， 用于切换电阻负载，例如灯或 LED 。但是，当使用功率mos管切换感性或容性负载时，需要某种形式的保护来防止mos管器件受损。驱动感性负载与驱动容性负载的效果相反。

例如，没有电荷的电容是短路的，导致高“涌入”电流，当我们从感性负载上移除电压时，随着磁场崩溃，我们会产生很大的反向电压，从而导致感应绕组中的感应反电动势。