MOS管壓降是指當MOS管處於導通(ON)狀態時,在MOS管上和下遊之間存在的電壓差。在導通狀態下,MOS管將電流從源極傳導到漏極,同時產生電阻。這個電阻產生的電壓降就是MOS管壓降。
MOS管導通壓降不像三極管有個現成的參數,但是其規格書中有導通電阻Rds(on)這個參數,根據MOS管的Vgs電壓,對應有一定值的Rds(on),然後就通過電流Id*Rds(on)來計算壓降。180nm工藝及以下的製程基本都能達到50mV以下了(IDS=1mA)。
mos管導通壓降受以下幾種因素的影響:
(1) MOS 管的導通電阻:導通電阻是導通狀態下壓降的主要因素,導通電阻值越大,導通狀態下的壓降也越大。
(2)導通電流大小:導通電流的大小直接影響導通時的壓降,導通電流越大,壓降也越大。
(3)溫度變化:溫度的變化會影響 MOS 管的導通電阻,從而對導通狀態下的壓降產生影響。
mos管導通壓降分析
關於用於信號控製的MOS管的導通電壓為5v左右,隻要導通就行,不需要完全導通,為什麽這裏導通電壓Vgs隻要5v左右,為什麽不需要完全導通?
先看一個用於信號控製的小功率N溝道MOS管2N7000,如下圖:


Rds(on)是MOS管導通時,D極和S極之間的內生電阻,它的存在會產生壓降,所以越小越好。D極與S極間電流Id最大時完全導通。
在圖中可以看到Vgs=10v完全導通,電阻Rds=5歐左右,電流Id=500mA(最大,完全導通),產生壓降Vds=2.5v。而Vgs=4.5v時,Id=75mA(不是最大,沒完全導通),Rds=5.3歐左右,雖然沒完全導通,但產生的壓降Vds=0.4v最小,比Vgs=10v產生的壓降小得多。
對於信號控製(控製DS極導通接地實現高低平)來說隻要電壓,不需要電流,所以隻要求MOS管導通時產生的壓降越小越好,可以使D極的電壓直接被拉為接近0v,因此首選Vgs=4.5v左右,而不選10v。
有些用於信號控製的MOS管如2N7002K,Vgs為10V和4.5V時產生的壓降差不多,可以根據情況選擇10v或者4.5v左右的導通電壓。因此對信號控製來說,原則上是選擇導通時產生的壓降越小越好。
那麽對於使用在電源控製方麵,既需要電壓也需要電流的大功率MOS管來說,就需要完全導通,那麽導通電壓是多少呢?
再來看一個大功率N溝道MOS管AO1428A,如下圖:


從圖中可以看出Vgs為10v和4.5v時,Id為12.4A,都達到最大,都可完全導通。但10v比4.5v的導通電阻小,產生壓降小(大約差0.7v),並且10v的開關速度快,損失的能量少,開關效率高,所以首選10v。
至於P溝道MOS管,跟N溝道的差不多,這時不做解析了,它用在信號控製方麵的很少,主要是用在電源控製如AO4425,G極電壓必須低於S極10V以上,也就是Vgs《-10v,才能完全導通(Rds= 9 mΩ左右)。
如下圖:


信號控製使用的MOS管,隻要電壓,不需要電流,要求導通時產生的壓降Vds最小,首選Vgs=4.5v左右,對信號控製來說,原則上是選擇導通時產生的壓降越小越好。電源控製使用的MOS管,既要電壓也要電流,要求完全導通,要求Id最大,產生的壓降Vds最小,首選Vgs=10v左右。
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