您的位置 首页 电子技术

增强型NMOS管的实际用法

面对这么大一段话,我不知道你有没有搞明白,反正我大学里是完全没有搞明白,学了一个学期就学了个寂寞。\” />

<meta http-equiv=X-UA-Compatible content=\"IE=edge,chrome=1

大部分的教材都会告诉你长长的一段话:

MOS管全称金属氧化半导体场效应晶体管,英文名Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,属于绝缘栅极场效晶体管,以硅片为秤体,利用扩散工艺制作…….有N沟道和P沟道两个型。不仅如此,它还有两个兄弟,分别是结型场效应管以及晶体场效应管…….

面对这么大一段话,我不知道你有没有搞明白,反正我大学里是完全没有搞明白,学了一个学期就学了个寂寞。

本文抛开教科书上的裹脚布,从应用层面出发来给大家介绍一下MOS管里面最常见也是最容易使用的一种:增强型NMOS管,简称NMOS。当你熟悉了这个NMOS的使用之后呢,再回过头去看这个教材上的内容,我相信就会有不同的体会了。

NMOS的用法 首先来看这么一张简单的图,如下,我们可以用手去控制这个开关的开合,以此来控制这个灯光的亮灭。

增强型NMOS管的实际用法

那如果我们想要用Arduino或者单片机去控制这个灯泡的话呢,就需要使用MOS管来替换掉这个开关了。为了更加符合我们工程的实际使用习惯呢,我们需要把这张图稍微转换一下,就像如下图这样子。

增强型NMOS管的实际用法

那这两张图是完全等价的,我们可以看到MOS管是有三个端口,也就是有三个引脚,分别是gate,drain和source。只要记住他们分别简称g、d、s就可以,如下图。

增强型NMOS管的实际用法

我们把单片机的一个IO口接到这个MOS管的gate端口,就可以控制这个灯泡的亮灭了。当然别忘了供电。当这个单片机的IO口输出为高的时候,NMOS就等效为这个被闭合的开关,指示灯光就会被打开;那输出为低的时候呢,这个NMOS就等效为这个开关被松开了,那此时这个灯光就被关闭,是不很简单。

那如果我们不停的切换这个开关,那灯光就会闪烁。如果切换的这个速度再快一点,因为人眼的视觉暂留效应,灯光就不闪烁了。此时我们还能通过调节这个开关的时间来调光,这就是所谓的PWM波调光,以上就是MOS管最经典的用法,它实现了单片机的IO口控制一个功率器件。当然你完全可以把灯泡替换成其他的器件。器件比如说像水泵、电机、电磁铁这样的东西。MOS管实现的小玩意,点击观看:用MOSFET实现的小玩意儿。

如何选择NMOS 明白了NMOS的用法之后呢,我们来看一下要如何选择一个合适的NMOS,也就是NMOS是如何选型的。

那对于一个初学者来说,有四个比较重要的参数需要来关注一下。第一个是封装,第二个是vgsth,第三个是Rdson上,第四个是Cgs。

封装比较简单,它指的就是一个MOS管这个外形和尺寸的种类也有很多。一般来说封装越大,它能承受的电流也就越大。为了搞明白另外三个参数呢,我们先要来介绍一下NMOS的等效模型,如下图。

增强型NMOS管的实际用法

MOS其实可以看成是一个由电压控制的电阻。这个电压指的是g、s两端的电压差,电阻指的是d、s之间的电阻。这个电阻的大小呢,它会随着g、s电压的变化而产生变化。当然它们不是线性对应的关系,实际的关系差不多像这样的,横坐标是g、s电压差。Rds与Vgs关系图,如下。

增强型NMOS管的实际用法

纵坐标是电阻的值,当g、s的电压小于一个特定值的时候呢,电阻基本上是无穷大的。然后这个电压值大于这个特定值的时候,电阻就接近于零,至于说等于这个值的时候会怎么样,我们先不用管这个临界的电压值,我们称之为vgsth,也就是打开MOS管需要的g、s电压,这是每一个MOS管的固有属性,我们可以在MOS管的数据手册里面找到它,如下。

增强型NMOS管的实际用法

显然vgsth一定要小于这个高电平的电压值,否则的话就没有办法被正常的打开。所以在你选择这个MOS管的时候,如果你的高电平是对应的5V,那么选3V左右的vgsth是比较合适的。太小的话会因为干扰而误触发,太大的话又打不开这个MOS管。

接下来我们再来看看NMOS的第二个重要参数Rdson,刚才有提到NMOS被完全打开的时候,它的电阻接近于零。但是无论多小,它总归是有一个电阻值的,这就是所谓的Rdson。它指的是NMOS被完全打开之后,d、s之间的电阻值。同样的你也可以在数据手册上找到它。这个电阻值当然是越小越好。越小的话呢,它分压分的少,而且发热也相对比较低。但实际情况一般Rdson越小,这个NMOS的价格就越高,而且一般对应的体积也会比较大。所以还是要量力而行,选择恰好合适。

最后说一下Cgs,这个是比较容易被忽视的一个参数,它指的是g跟s之间的寄生电容。所有的NMOS都有,这是一个制造工艺的问题,没有办法被避免。

那它会影响到NMOS打开速度,因为加载到gate端的电压,首先要给这个电容先充电,这就导致了g、s的电压并不能一下子到达给定的一个数值。

增强型NMOS管的实际用法

它有一个爬升的过程。当然因为Cgs比较小,所以一般情况下我们感觉不到它的存在。但是当我们把这个时间刻度放大的时候,我们就可以发现这个上升的过程了。对于这个高速的PWM波控制场景是致命的。当PWM波的周期接近于这个爬升时间时,这个波形就会失真。一般来说Cgs大小和Rdson是成反比的关系。Rdson越小,Cgs就越大。所以大家要注意平衡他们之间的关系。

以上就是关于NMOS需要初步掌握的知识了。

原文标题:扔掉教科书,谈谈MOS管的实际用法

文章出处:【微信公众号:硬件攻城狮】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

审核编辑:汤梓红

<!–

免责声明:文章内容不代表本站立场,本站不对其内容的真实性、完整性、准确性给予任何担保、暗示和承诺,仅供读者参考,文章版权归原作者所有。如本文内容影响到您的合法权益(内容、图片等),请及时联系本站,我们会及时删除处理。

作者: admin

为您推荐

智慧路灯照明系统的应用为智慧城市的发展建设添砖加瓦

智慧路灯照明系统的应用为智慧城市的发展建设添砖加瓦

智慧路灯照明系统的应用为智慧城市的发展建设添砖加瓦-夜间的路灯不仅照亮了黑暗的街道,而且照亮了回家的道路。从街上望去,闪烁的路灯发出暖光,指引着我们家的方向。城市里的路灯就像“守护者”,给长途旅行回来的游客带来了极大的安全感。 当今,路灯智能控制时代的到来,极大地促进了传统路灯的人工机械化运行。虽然对此感到兴奋,但我们不禁要问:随着路灯智能控制的早期到来,除了改善路灯的运行模式,还能带来什么? 为城市交通提供安全保障 城市公共照明系统中的智能路灯在每个路

晶振在五种不同行业中的应用说明

晶振在五种不同行业中的应用说明-晶振在五种不同行业的应用-由TST嘉硕代理KOYU光与电子

几种不同的物联网控制APP模式

本文就简单介绍当前几种物联网控制APP模式,让大家了解几种不同的技术路线。\” />

<meta http-equiv=X-UA-Compatible content=\"IE=edge,chrome=1

苹果稳坐全球可穿戴设备数量首位,占据日本市场超7成份额

苹果稳坐全球可穿戴设备数量首位,占据日本市场超7成份额

苹果公司占据2021年日本第四季度可穿戴设备71.5%份额,占据全球可穿戴设备市场34.9%份额。\” />

<meta http-equiv=X-UA-Compatible content=\"IE=edge,chrome=1

如何用GPUDirect存储器如何缓解CPU I / O瓶颈

除了使用 GPUs 而不是 CPU 加快计算的好处外,一旦整个数据处理管道转移到 GPU 执行,直接存储就起到了一个力倍增器的作用。这一点变得尤为重要,因为数据集大小不再适合系统内存,而且 GPUs 的数据 I / O 增长成为处理时间的瓶颈。当人工智能和数据科学继续重新定义可能的艺术时,启用直接路径可以减少甚至完全缓解这个瓶颈。\” />

<meta http-equiv=X-UA-Compatible content=\"IE=edge,chrome=1

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

返回顶部