MOS管的那些事 |
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电流符号篇
开始之前,一个小测试: 请回答: 哪个脚是S(源极)? 哪个脚是D(漏极)? G(栅极)呢? 是P沟道还是N沟道MOS? 如果接入电路,D极和S极,哪一个该接输入,哪个接输出? 你答对了吗? 再来一个,试试看: 哪个脚是S(源极)? 哪个脚是D(漏极)? G(栅极)呢? 是P沟道还是N沟道MOS?依据是什么? 如果接入电路,D极和S极,哪一个该接输入,哪个接输出? 这次怎么样? 1 三个极怎么判定MOS管符号上的三个脚的辨认要抓住关键地方 。 G极,不用说比较好认。 S极,不论是P沟道还是N沟道,两根线相交的就是。 D极,不论是P沟道还是N沟道,是单独引线的那边。 2 他们是N沟道还是P沟道?三个脚的极性判断完后,接下就该判断是P沟道还是N沟道了: 当然也可以先判断沟道类型,再判断三个脚极性。 小测试: 先判断是什么沟道,再判断三个脚极性。 接下来,是寄生二极管的方向判断: 它的判断规则就是: N沟道,由S极指向D极。 P沟道,由D极指向S极。 上面方法不太好记,一个简单的识别方法是: 不论N沟道还是P沟道MOS管,中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭头方向总是一致的: 要么都由S指向D, 要么都由D指向S。 (想像DS边的三节断续线是连通的) 4 它能干吗用呢?MOS管有两大作用:开关作用、隔离作用 4.1 开关作用以上MOS开关实现的是信号切换(高低电平切换),再来看个MOS开关实现电压通断的例子吧。 看过前面的例子,你能总结出“MOS管用做开关时在电路中的连接方法”吗? 其实关键就是: 确定哪一个极连接输入端;哪个极连接输出端。 控制极电平为“ ?V ” 时MOS管导通(饱和导通)? 控制极电平为“ ?V ” 时MOS管截止? 回顾前面的例子,你找到它们的规律了吗? 小提示:MOS管中的寄生二极管方向是关键。 小结:“MOS管用作开关时在电路中的连接方法” 反证:
小结:“MOS管的开关条件” 前面解决了MOS管的接法问题,接下来谈谈MOS管的开关条件: 控制极电平为“ ?V ” 时MOS管导通(饱和导通)? 控制极电平为“ ?V ” 时MOS管截止? 这个问题涉及到MOS管原理,我们这里不谈,只记结果: 不论N沟道还是P沟道MOS管,G极电压都是与S极做比较。 N沟道: UG>US时导通。 (简单认为)UG=US时截止。 P沟道: UGB,阻止由B-->A,请问可以怎么做? 方法1:加入一个二级管 方法2:加入MOS管 此处MOS管实现的功能就是:隔离作用。 所以,所谓的MOS管的隔离作用,其实质也就是实现电路的单向导通,它就相当于一个二级管。 但在电路中我们常用隔离MOS,是因为:使用二级管,导通时会有压降,会损失一些电压。而使用MOS管做隔离,在正向导通时,在控制极加合适的电压,可以让MOS管饱和导通,这样通过电流时几乎不产生压降。 大家有兴趣可分析一下:拔掉适配器后只用电池供电时AOL1413的工作情况,试试吧! 上面电路图中的MOS隔离,其实质是将适配器电压(+19V)和电池电压(+12V左右)分隔开来。不让它们直接相通。但又能在拔除任意一种电源时,保证电脑都有持续的供电,实现电源无缝切换。下面我们来分步讨论一下它的原理,为了方便,隔离MOS管都用二级管代替表示。 问题:为什么在不用适配器时,还要用Q1隔离12V呢? 我找到的一种解释是: 人们在使用笔记本电脑时,经常会同时插上适配器和电池。如果遇到电网停电,笔记本会自动切换到电池12V供电。这个时候适配器虽然不再供电,但仍相连在笔记本上。 如果没有Q1隔离,12V电压会直接进入适配器内部的输出电路,有可能烧毁适配器。 这一解释自己没有做过验证,大家可以讨论一下对与错。 问题:如果不用Q2隔离,同时插上适配器和电池会怎样? 现象是:大电流。当然这只有在维修稳压电源上才可以看到:电流直接达到稳压电源的最大值6A以上,短路灯狂闪。电池充电不就是用较高的电压加到电池上来进行的吗?那么,你觉得,为什么会出现这样的现象呢? 讨论:“不用Q2隔离,或者是Q2被击穿短路时大电流的原因” 电池电压一般是在12V以下,我们就将其看作12V。19V电源呢,我们也可以当作一个大电池,那么一个19V的电池和一个12V的电池如下相连,导线中电流会是多少呢? 经过两次等效,就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端。 稳压电源的最大电流一般是6A左右,所以会出现大电流报警。 而正常的电池充电电压是经过芯片精密控制的,一般只比电池实际电压高出一点点,以保证电流不会过大造成电池过分发热。 当Q2隔离管击穿短路后,长时间的超负荷工作,极有可能损坏适配器。 MOS管作用总结: 如果MOS管用作开关时,(不论N沟道还是P沟道),一定是寄生二极管的负极接输入边,正极接输出端或接地。否则就无法实现开关功能了。 所以,N沟道一定是D极接输入,S极接输出或地。P沟道则相反,一定是S极接输入,D极接输出。 如果MOS管用作隔离时,(不论N沟道还是P沟道),寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单向导通方向一致。 笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见,但也有极少的主板用NMOS来实现。 5 做个挑错游戏吧通过前面的学习,我们来做个挑错游戏吧,看看你能发现多少错误? 两张截图里,你发现了几处错误?答案在文章最后揭晓! 实物篇先看看这些MOS管: 呵呵,都是很常见的吧? 能告诉大家,哪个脚是S(源极)吗? 哪个脚是D(漏极)? G(栅极)呢? 是P沟道还是N沟道MOS?呵呵,这个有点难哦。 给你万用表,怎么测量MOS管是好是坏呢? 1 如何分辨三个极?首先,来看看常见的SO-8封装MOS管吧,共有八个脚,显然会有几个脚内部是相连的。 第1步: 请确定MOS管PIN1(第一脚) 方法:芯片上会用一个小圆点标示出PIN1,它一般会在芯片的左下角。 第2步: 请确定MOS管其他脚 方法:从PIN1开始,逆时针方向依次为2,3,…..6,7,8脚。 第3步: 请确定三个极。 方法:D极单独位于一边,而G极是第4PIN。剩下的3个脚则是S极。它们的位置是相对固定的,记住这一点很有用,看看我们常见的NMOS管4816: 请注意:不论NMOS管还是PMOS管,上述PIN脚的确定方法都是一样的。 假如MOS管表面磨损,或是无法辨认PIN1的标记圆点,你可以用什么方法确认PIN1脚,以及G极,D极和S极? 拿出万用表,试试吧! 再来看看相似的DFN封装MOS管: 外形上来看,DNF封装的MOS管仍旧有8个脚,但已经变成贴片形式,节约了高度,散热性能更好些,但其PIN脚极性还是一样排列。 还有Ultra SO-8封装的MOS管: Ultra SO-8封装的MOS管相对DFN封装厚度上有点增加,PIN1,2,3直接相连成为S极。 接下来,看看6个脚的TSOP-6封装MOS管: PIN1,2,5,6为D极;PIN3为G极;PIN4为S极。 同样是6个脚的SOT-363封装MOS管则为双MOS管: 最后,3PIN脚的MOS管: SOT23: PIN1为G极;PIN2为S极;PIN3为D极 但请大家特别注意:主板上标示的PIN1与PIN2脚与此刚好颠倒了,主板图纸上也是如此。 而且,似乎作为一种错误的习惯被保持了下来。 SO-252: 常见型号有: AOD425 2 它是N沟道还是P沟道的呢?先从简单的开始,拿最常见的3PIN脚MOS管(SOT-23)讲起。 由上一小节内容,我们可以立即找到MOS管的G,S,D三极。 红表笔(+极)接D极,黑表笔(- 极)接S极:二极体值低于0.700V以下。 黑表笔(- 极)接D极,红表笔(+极)接S极:二极体值高于1.200V以上。 则可以判断,此MOS管为PMOS管。 红表笔(+极)接D极,黑表笔(- 极)接S极:二极体值高于1.200V以上。 黑表笔(- 极)接D极,红表笔(+极)接S极:二极体值低于0.700V以下。 则可以判断,此MOS管为NMOS管。 判断沟道的方法已经介绍了,接下来简单谈下依据。 MOS管(绝缘栅增强型)的G极与S极、D极之间绝缘;而S极与D极在没有导通之前内阻很大,也可以简单认为是断开的。因此,G,D,S之间用二极体档测量时,应该是两两都不相通。 以上是在没有考虑MOS管内部的寄生二极管的前提下得出的结论。 而实际上,在测量判断沟道类型时,这个存在于DS极之间的体内二极管(寄生二极管)才是关键!换句话说,我们量的就是这个寄生二极管。 3PIN脚的说过了,再来看看6PIN脚的MOS管( TSOP-6封装) 由上一小节我们知道,只要知道MOS的第一脚PIN1,那我们就可以通过三极与PIN脚间的对应关系(如右图)立即判断出G,D,S极。但假如,MOS管无法辨认PIN1怎么办?(比如表面污损) 不管怎样,三极首先得辨认,之后才是判断N沟道或P沟道的问题。 接下来,我们就不妨先说说:在PIN1无法辨认的情况下,如何靠万用表判断三极。 判断原则:6PIN中相通的4PIN是D极。之后,对照下图确定出G极,S极。 G极,D极和S极知道后,N沟道P沟道的判断方法和前面还是一样: 测量的二极体值相反时,为PMOS管: DFN封装和Ultra SO-8封装的MOS管因为外形独特,一眼即可辨认D极,其他两极也就好依从判断,用不着万用表。至于沟道类型的判断,方法和前面一样,就不再罗嗦了。 让我们直接进入SO-8封装MOS管环节吧,还是先来看看:MOS管无法用眼睛辨认PIN1时,怎样用万用表找G、D、S极? 如果大家足够细心,根据MOS管有一边存在小小的倒角,仍然能确定PIN1。 判断原则:单边4PIN全通的是D极。之后,对照下图确定出G极,S极。 SO-8封装MOS管沟道类型的判断,方法和前面一样,不再详述。至于最后一种MOS管: SOT-363封装双MOS管。因为它的对称性,只要正面朝向自己,无论怎样摆放,左下角都可以认为是PIN1。 所以呀,在主板上更换这种MOS管时,完全不用担心装反的问题。即使装反了,一样可以正常使用。 三极脚位好判断,沟道类型判断还是和前面一样。 测量的注意事项: 以上都是在MOS管没有被接入任何电路的情形下,进行的测量。 如果MOS管在板时进行测量,测量的值会受到所在电路的影响,有可能会误导判读。建议在板测量出异常时,最好取下进行一次复判。 测量前,最好用表笔金属针头部分短接MOS管G极与S极,以释放MOS管G极可能残留的静电电荷。因为G极如果存在静电电压可能会造成D与S极处于导通状态,而引起误判。 我们这里测量用的是数字万用表。(当调至“二极管档”时,红表笔是正极(+),黑表笔是负极(-))。如果使用指针式万用表,注意红黑表笔上电压极性刚好相反,请注意测量的结果应该颠倒才对。 3 能测量出MOS管是好是坏吗?了解了前面那些内容,相信这个问题对大家来说已经不是难事。说说看,该怎么做呢?不妨动手试一试! 下面呢,做个简单小结: 将万用表调至“二极体档”,用表笔分别接触三个极,测量两两之间的值,并交换位置。这样会有六种组合,测到6个值。 这其中只有1个值会低于0.700V以下(0.200V以上)——>为良品 否则——>为不良品 挑错游戏答案 |
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