功率器件中MOS場效應管的作用解析-壹芯微

MOS管是電子電路中常用的功率半導體器件，可以用作電子開關、可控整流等，是一種電壓驅動型的器件。

一、什么是MOS管

MOS管的全稱為金屬-氧化物半導體場效應晶體管，英文簡稱為MOSFET，具有三個電極，分別為：柵極G、源極S和漏極D，根據其半導體結構可以分為P-MOS和N-MOS。其電氣符號如下圖所示。

下面以NMOS為例分析其工作原理，在柵極G和源極S之間不加電壓的時候，在DS之間加正電壓時，D與襯底的P型半導體之間PN結反偏不通。當GS之間加正電壓后，絕緣層和G極之間感應出正電荷，絕緣層和P型半導體之間感應出負電荷。這時負電荷和P型半導體中的載流子的極性相反，會將D和S的N型半導體連接起來形成一條N型的導體溝道。NMOS半導體結構如下圖所示。

二、MOS管的驅動方式

MOS管為電壓驅動型的半導體器件，對于NMOS而言，如果VGS>0，則NMOS導通；對于PMOS而言，如果VGS<0則，PMOS導通。其驅動電路示意圖如下圖所示。

對于單片機電路而言，我們建議不要直接用GPIO來驅動MOS，因為單片機的供電電壓以3.3V居多，輸出的高電平為3.3V，對于功率較大的MOS而言，可能無法使MOS管完全導通。所以，一般通過三極管來驅動MOS管，三極管是電流型的驅動器件。

三、MOS管的作用

MOS管多被用作電子開關，用在控制控制回路中控制負載的通斷，也可以當作 可控整流 來實現交流變直流。這兩個最主要的應用，除此之外，還具有防反接開關和電平轉換的作用。電平轉換作用的原理圖如下圖所示。

上圖實現3.3V和5V電平的轉換，工作原理如下：

左側輸入3.3V時，VGS=0，MOS管不導通，右側輸出5V電平；

左側輸入0V時，VGS>0，MOS管導通，右側輸出0V；

右側輸入0V時，MOS的寄生二極管導通，左側輸出0V；

右側輸入5V時，VGS=0，MOS管不通，左側輸出3.3V；

由此實現了，電平的雙向轉換。

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