mos场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心,在介绍该部分工作原理之前,先简单解释一下mos 场效应管的工作原理。
mos 场效应管也被称为mos fet, 既metal oxide semiconductor field effect
transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型mos
场效应管,其内部结构见图5。它可分为npn型pnp型。npn型通常称为n沟道型,pnp型也叫p沟道型。
由图可看出,对于n沟道的场效应管其源极和漏极接在n型半导体上,同样对于p沟道的场效应管其源极和漏极则接在p型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称电场)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。
为解释mos
场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含有一个p—n结的二极管的工作过程。如图6所示,我们知道在二极管加上正向电压(p端接正极,n端接负极)时,二极管导通,其pn结有电流通过。这是因为在p型半导体端为正电压时,n型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的p型半导体端,而p型半导体端内的正电子则朝n型半导体端运动,从而形成导通电流。
同理,当二极管加上反向电压(p端接负极,n端接正极)时,这时在p型半导体端为负电压,正电子被聚集在p型半导体端,负电子则聚集在n型半导体端,电子不移动,其pn结没有电流通过,二极管截止。
n沟道mos fet的源极s接负,漏极接正,栅极接正,与npn三极管接法相同!(发射极e、集电极c、基极b)
mosfet管内部两根线**一起的是源极s
图7 n沟道mosfet场效应管。
在栅极没有电压时,由前面分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处与截止状态(图7a)。当有一个正电压加在n沟道的mos
场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时n型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个n沟道之间的p型半导体中(见图7b),从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个n型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁,该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了p沟道的mos
场效应管的工作过程,其工作原理类似这里不再重复。
p沟道mos fet的源级s接负,漏极接正,栅极接正,与pnp三极管接法相同!(发射极e、集电极c、基极b)
mosfet管内部两根线**一起的是源极s
图8 p沟道mosfet场效应管
下面简述一下用c-mos场效应管(增强型mos
场效应管)组成的应用电路的工作过程(见图9)。电路将一个增强型p沟道mos场效应管和一个增强型n沟道mos场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时,p沟道mos场效应管导通,输出端与电源正极接通。
当输入端为高电平时,n沟道mos场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,p沟道mos场效应管和n沟道mos场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。
同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0v,通常在栅极电压小于1到2v时,mos场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。
由以上分析我们可以画出原理图中mos场效应管电路部分的工作过程(见图10)。工作原理同前所述。
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