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把一個(gè)MOS管制作成開(kāi)關(guān)電路

撞上電子 ? 2023-11-15 08:00 ? 次閱讀

你要是想讀懂這篇文章,請(qǐng)先去了解MOS管的基礎(chǔ)知識(shí),本文是在基礎(chǔ)之上做出的一部分?jǐn)U展,可能有一點(diǎn)點(diǎn)深,請(qǐng)各位同學(xué)注意。本文帶你了解MOS管的開(kāi)通/關(guān)斷原理,使用PMOS做上管、NMOS做下管都是比較方便,使用PMOS做下管、NMOS做上管的電路設(shè)計(jì)復(fù)雜,一般情況下意義不大,所以很少采用。下面先了解MOS管的開(kāi)通/關(guān)斷原理,請(qǐng)看下圖:0a47901a-834a-11ee-9788-92fbcf53809c.png

PMOS和NMOS的開(kāi)通/關(guān)斷原理主要基于半導(dǎo)體材料的特性。

NMOS管是壓控型器件,其柵極(G極)與源極(S極)之間的電壓VGS大于開(kāi)啟電壓時(shí),內(nèi)部溝道在場(chǎng)強(qiáng)的作用下導(dǎo)通。當(dāng)VGS電壓小于開(kāi)啟電壓時(shí),內(nèi)部溝道截止。VGS電壓越高,內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越大,導(dǎo)通程度越高,導(dǎo)通電阻Ron越小。需要注意的是,VGS電壓不能超過(guò)芯片允許的極限電壓。NMOS管一般作為低端驅(qū)動(dòng)器件,源級(jí)S接地。所以,NMOS管的主回路電流方向?yàn)镈→S,導(dǎo)通條件為VGS有一定的壓差,一般為5-10V(G電位比S電位高)。

PMOS管的使用原理與NMOS類似,只不過(guò)PMOS管的源級(jí)(S極)接電源VCC,S極電壓固定。只需G極電壓比S極低6V即可導(dǎo)通。使用PMOS管當(dāng)上管時(shí),D極接地,S極的電壓不固定(0V或VCC),無(wú)法確定控制極G極的電壓,使用較麻煩,需采用隔離電壓設(shè)計(jì)。所以,PMOS管的主回路電流方向是S→D,導(dǎo)通條件為VGS有一定的壓差,一般為-5-10V(S電位比G電位高)。

NMOS管

NMOS管也是壓控型器件,其柵極(G極)與源極(S極)之間的電壓VGS大于開(kāi)啟電壓時(shí),內(nèi)部溝道在場(chǎng)強(qiáng)的作用下導(dǎo)通。當(dāng)VGS電壓小于開(kāi)啟電壓時(shí),內(nèi)部溝道截止。

當(dāng)NMOS管的門(mén)極(G極)接收到一個(gè)高電平時(shí),它相當(dāng)于一個(gè)電阻,將電流引入通道中,從而產(chǎn)生電路通路。此時(shí),內(nèi)部溝道在場(chǎng)強(qiáng)的作用下導(dǎo)通,電流可以從源級(jí)(S極)流向漏級(jí)(D極)。

相反,當(dāng)門(mén)極(G極)接收到一個(gè)低電平時(shí),NMOS管相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)開(kāi)關(guān),將內(nèi)部溝道關(guān)閉,從而中斷電路。此時(shí),沒(méi)有電流可以從源級(jí)(S極)流向漏級(jí)(D極)。

0aa85882-834a-11ee-9788-92fbcf53809c.png
PMOS管

PMOS管是一種通過(guò)電壓來(lái)控制電流的元件。其通斷原理與NMOS類似,但PMOS管的源級(jí)(S極)接電源正極,柵極(G極)電壓比源級(jí)(S極)低6V即可導(dǎo)通。

當(dāng)PMOS管的門(mén)極(G極)接收到一個(gè)高電平時(shí),它相當(dāng)于一個(gè)電阻,將電流引入通道中,從而產(chǎn)生電路通路。此時(shí),內(nèi)部溝道在場(chǎng)強(qiáng)的作用下導(dǎo)通,電流可以從源級(jí)(S極)流向漏級(jí)(D極)。

相反,當(dāng)門(mén)極(G極)接收到一個(gè)低電平時(shí),PMOS管相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)開(kāi)關(guān),將內(nèi)部溝道關(guān)閉,從而中斷電路。此時(shí),沒(méi)有電流可以從源級(jí)(S極)流向漏級(jí)(D極)。

因此,PMOS開(kāi)關(guān)電路通常被用于控制電路電源。當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí),PMOS開(kāi)關(guān)電路會(huì)打開(kāi),從而將電源電壓傳遞到電路中。當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí),PMOS開(kāi)關(guān)電路會(huì)關(guān)閉,從而阻止電源電壓傳遞到電路中。

0aacc73c-834a-11ee-9788-92fbcf53809c.png綜上所述,是NMOS的話,就S極接地。PMOS就S極接電源。都是給S極一個(gè)固定的電位。

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