MOS管壓降是指當MOS管處于導通(ON)狀態(tài)時,在MOS管上和下游之間存在的電壓差。在導通狀態(tài)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(guī)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),然后就通過電流Id*Rds(on)來計算壓降。180nm工藝及以下的制程基本都能達到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(tài)下壓降的主要因素,導通電阻值越大,導通狀態(tài)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(tài)下的壓降產生影響。
mos管導通壓降分析
關于用于信號控制的MOS管的導通電壓為5v左右,只要導通就行,不需要完全導通,為什么這里導通電壓Vgs只要5v左右,為什么不需要完全導通?
先看一個用于信號控制的小功率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。
對于信號控制(控制DS極導通接地實現高低平)來說只要電壓,不需要電流,所以只要求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。
有些用于信號控制的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。因此對信號控制來說,原則上是選擇導通時產生的壓降越小越好。
那么對于使用在電源控制方面,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,那么導通電壓是多少呢?
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),并且10v的開關速度快,損失的能量少,開關效率高,所以首選10v。
至于P溝道MOS管,跟N溝道的差不多,這時不做解析了,它用在信號控制方面的很少,主要是用在電源控制如AO4425,G極電壓必須低于S極10V以上,也就是Vgs《-10v,才能完全導通(Rds= 9 mΩ左右)。
如下圖:
信號控制使用的MOS管,只要電壓,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,對信號控制來說,原則上是選擇導通時產生的壓降越小越好。電源控制使用的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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