MOS管(場效應(yīng)管)的本質(zhì)在柵極(G)電壓對漏極(D)與源極(S)間導(dǎo)電溝道的精準(zhǔn)控制，作為開關(guān)器件成為電子應(yīng)用的核心。原理是當(dāng)柵源電壓(Vgs)超過閾值電壓(Vth)，溝道形成，電流流通。在實際應(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。

核心應(yīng)用：高速開關(guān)與信號放大

MOS管在數(shù)字電路當(dāng)中，有著高效通斷的特性，優(yōu)勢在于其高速開關(guān)的特性，就像電子閥門。MOS管常被應(yīng)用在計算機內(nèi)存的高速操作，和開關(guān)電源的精確功率控制，這都是通過調(diào)節(jié)柵壓，來實現(xiàn)狀態(tài)的快速切換。同時，在飽和區(qū)工作的時候，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管成為信號放大器。像驅(qū)動揚聲器典型應(yīng)用場景，需要無損放大麥克風(fēng)的微弱音頻信號。

高頻開關(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/運放模型)是很重要的。高頻開關(guān)場景下，柵漏電容(Cgd，即米勒電容)會引入強烈的反饋，在開關(guān)轉(zhuǎn)換的“米勒平臺”中間，如果驅(qū)動信號變化快、供電電壓(VDD)高，就很容易引起柵極電壓振蕩，也叫米勒振蕩，會導(dǎo)致性能不穩(wěn)甚至器件損壞。工程師實當(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電橋測量的實測數(shù)據(jù)表明，先進工藝器件的Cgd遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)硅管，性能更優(yōu)。選型時務(wù)必關(guān)注Cgd盡可能小于Cgs。

關(guān)鍵防護：過壓與過流

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)，如果超過可能導(dǎo)致兩種情況，過壓情況(Vds超標(biāo))會導(dǎo)致?lián)舸p壞;過流情況(Id超標(biāo))引發(fā)過熱失效。針對這兩種情況需要采取不同的防護策略，前者通過在電路中加入穩(wěn)壓管或TVS管，進行電壓鉗位來防止過壓。后者的防護策略是串聯(lián)電流檢測電阻，配合控制電路在電流異常時，及時地關(guān)斷MOS管。

選型實戰(zhàn)要點

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

掌握MOS管的工作原理、等效模型及其核心應(yīng)用場景，并深刻理解高頻開關(guān)下的米勒振蕩機制與防護、過壓過流保護策略，是設(shè)計高效可靠電路的關(guān)鍵。而在工程實踐當(dāng)中，器件選型和電路設(shè)計是發(fā)揮MOS管應(yīng)用潛力的關(guān)鍵。目前的電路設(shè)計中，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，以達到更優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)。