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1885_什么是MOSFET以及其特点


Grey

全部学习内容汇总:GitHub - GreyZhang/g_hardware_basic: You should learn some hardware design knowledge in case hardware engineer would ask you to prove your software is right when their hardware design is wrong!

1885_什么是mosfet以及其特点

找了一份网络资料,结合向别人的请教,简单总结一下MOSFET的基础知识。之前曾经花了一些时间把上海交大的模电课程重新学了一遍,当时似乎是懂了,但是不用接着就忘了。这一次的资料整理,主要以实用性为主。

材料寻找

按照之前类似的学习路子,我先去找科普性的文章。而且,英文为准。以下是我找到的资料链接:

MOSFET

不同于以往的简单看一份资料就结束,这一次我还找了比较熟悉这方面应用的人做了一点咨询。因为这部分在工程实践中使用的频度其实是非常高的。

资料分析

接下来,先把搜集到的这份材料进行拆解、理解。

1885_什么是MOSFET以及其特点_资料链接

MOSFET的出现,解决FET所具有的一些短板,比如:响应慢、漏极阻抗大、输入阻抗小等。关于这部分的注意点,我觉得暂时只需要知道响应速度快基本就可以了。

1885_什么是MOSFET以及其特点_硬件设计_02

  • MOSFET的两个主要用途:开关与放大
  • 这是一种电压控制型的器件
  • 组成部分:源极、栅极、漏极以及主体衬底

1885_什么是MOSFET以及其特点_工程应用_03

  • 这里给出来了MOSFET的组成的描述以及示意图
  • 主体是一个掺杂的P型混合半导体,上面覆盖一层二氧化硅实现绝缘
  • 两个N型的掺杂半导体,形成了源极以及漏极
  • 上面一块很薄的金属片,用以实现电容的作用,从这上面引出来了栅极

1885_什么是MOSFET以及其特点_应用场景_04

  • 按照增强型、耗尽型、N沟道、P沟道进行组合,MOSFET的类型有4种

1885_什么是MOSFET以及其特点_应用场景_05

  • 耗尽型,栅极无电压的时候导电最好。
  • 施加电压之后,无论正负,随着电压的增大导电性下降。
  • 增强型,栅极不加电压不导通。
  • VGS的电压越大,导电性越好。

1885_什么是MOSFET以及其特点_工程应用_06

  • 这里给出来了4种不通的MOSFET的电气符号
  • MOSFET有三个工作区,分别是:截至区、欧姆区以及饱和区。

1885_什么是MOSFET以及其特点_资料链接_07

  • 截止区的时候不导电,如同打开的开关。
  • 欧姆区,电流随着VGS的增加而增大,用于放大。
  • 饱和区,如同一个开关闭合的时候。

1885_什么是MOSFET以及其特点_应用场景_08

  • 这个是一个MOSFET用作开关的一个例子。
  • 关:如果VGS没有电压,或者电压不够大甚至电压为负,这时候DS之间不导通,灯不亮。
  • 开:如果VGS的电压足够大,那么DS之间导通,灯亮。

1885_什么是MOSFET以及其特点_资料链接_09

  • 这里首先对上面的电路做了一个说明。
  • 接下来给出来了一个表,用来展示不通类型的MOSFET作为开关时候的特性。
  • 关于不同类型的特性,值得去关注的是NMOS导通的时候VGS是大于0的,PMOS导通的时候VGS是小于0的。

1885_什么是MOSFET以及其特点_工程应用_10

  • MOSFET的四个典型应用场景:射频放大器、无源器件、功率型的MOSFET可以用作直流电机的驱动、斩波电路
  • 优点:低压下高效、开关速度快
  • 缺点:静电损坏、过载后不稳定

咨询总结

通过咨询,得到几条经验或者结论,具体如下:

  • NMOS比PMOS便宜且常用
  • 然后知道NMOS是正电压驱动,PMOS是负电压驱动。
  • 再就是MOS内阻的差异了,感觉基本这些参数应该就差不多了。
  • 工程应用中:我们主要都是开关。
  • 除了电源部分,很少有PMOS

小结

对于一个软件工程师来说,可能整个电路的可靠性关注不需要太多。如此考虑下来,可能涉及到软件的时候只需要关注几点:开关电压、内阻值以及如何实现最好的防护。

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