MOS應用電路分析

MOS電路為單極型集成電路，又稱為MOS集成電路，它采用金屬－氧化物半導體場效應管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,縮寫為(MOSFET)制造，其主要特點是結構簡單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度較慢。

MOS集成電路又分為PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor，P溝道金屬氧化物半導體)、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor，N溝道金屬氧化物半導體)和CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor，復合互補金屬氧化物半導體)等類型。

一、MOS管應用電路

學習過模擬電路的人都知道三極管是流控流器件，也就是由基極電流控制集電極與發射極之間的電流；而MOS管是壓控流器件，也就是由柵極上所加的電壓控制漏極與源極之間電流。

MOSFET管是FET的一種，可以被制造為增強型或者耗盡型，P溝道或N溝道共四種類型，但實際應用的只有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管。實際應用中，NMOS居多。

圖1 左邊是N溝道的MOS管，右邊是P溝道的MOS管

**寄生二極管的方向如何判斷呢？**它的判斷規則就是對于N溝道，由S極指向D極；對于P溝道，由D極指向S極。

如何分辨MOS管三個極？

D極單獨位于一邊，而G極是第4PIN。剩下的3個腳則是S極。

它們的位置是相對固定的，記住這一點很有用。

請注意：不論NMOS管還是PMOS管，上述PIN腳的確定方法都是一樣的。

二、MOS管導通特性

導通的意思是作為開關，相當于開關閉合。

NMOS的特性：Vgs大于某一值管子就會導通，適合用于源極接地時的情況（低端驅動），只要柵極電壓達到4V就可以了。

PMOS的特性：Vgs小于某一值管子就會導通，適合用于源極接VCC時的情況（高端驅動）。

下圖是MOS管開關電路，輸入電壓是Ui，輸出電壓是Uo。

當Ui較小時，MOS管是截止的， Uo＝Uoh＝Vdd；

當Ui較大時，MOS管是導通的， Uo =Ron/(Ron+Rd)*Vdd，由于Ron<<Rd，所以輸出為低電平，即Uo＝0。

應用實例：

以下是某筆記本主板的電路原理圖分析，在此mos管是開關作用:

PQ27控制腳為低電平，PQ27截止，而右側的mos管導通，所以輸出拉低；

電路原理分析:

PQ27控制腳為高電平，PQ27導通，所以其漏極為低電平，右側的mos管處于截止狀態，所以輸出為高電平。

整體看來，兩個管子的搭配作用就是高低電平的切換，這個電路來自于筆記本主板的電路，但是這個電路模塊也更常見于復雜電路的上電時序控制模塊，GPIO的操作模塊等等應用中。

三、MOS管的隔離作用

MOS管實現電壓隔離的作用是另外一個非常重要且常見的功能，隔離的重要性在于：擔心前一極的電流漏到后面的電路中，對電路系統的上電時序，處理器或邏輯器件的工作造成誤判，最終導致系統無法正常工作。因此，實際的電路系統中，隔離的作用非常重要。

比如，上下兩個圖就是通過源極的高低電平來控制MOS管的通斷，來實現信號電平的隔離，因為MOS管有體二極管，并且是反向的，所以并不會有信號通過MOS管漏過去。這是一個非常經典的電路，并且可以通過搭配衍生出很多實用的電路。

比如，下面這個IIC總線中電平轉換電路，其實跟上面的電路存在極大的相似性。

電路分析：

SDA1為高電平(3V3)時，TR1截止，SDA2輸出為高電平（5V）；

SDA1為低電平(0V)時，TR1導通，SDA2輸出為低電平。

總結：

在筆記本主板上用到的NMOS可簡單分作兩大類：

信號切換用MOS管： Ug比Us大3V---5V即可，實際上只要導通即可，不必須飽和導通。比如常見的：2N7002，2N7002E，2N7002K，2N7002D，FDV301N。

電壓通斷用MOS管： Ug比Us應大于10V以上，而且開通時必須工作在飽和導通狀態。常見的有：AOL1448，AOL1428A，AON7406，AON7702， MDV1660，AON6428L，AON6718L

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