mos是什么意思

MOS管工作原理及芯片汇总

一：MOS管参数解释

MOS管介绍

在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,一般都要考虑MOS的导

通电阻，最大电压等，最大电流等因素。

MOSFET管是FET的一种,可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类

型，一般主要应用的为增强型的NMOS管和增强型的PMOS管，所以通常提到

的就是这两种。

这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造.所

以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。

在MOS管内部，漏极和源极之间会寄生一个二极管。这个叫体二极管，在驱动

感性负载（如马达），这个二极管很重要，并且只在单个的MOS管中存在此二

极管，在集成电路芯片内部通常是没有的。

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工

艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,

但没有办法避免.

MOS管导通特性

导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。

NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况(低端驱

动)，只要栅极电压达到一定电压（如4V或10V，其他电压，看手册）就可以

了。

PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高

端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，

价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。

MOS开关管损失

不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，因而在DS间流过电流的

同时，两端还会有电压，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能

量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗.现在的小功率MO

S管导通电阻一般在几毫欧,几十毫欧左右

MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降

的过程,流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和

电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越

快，导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大.降低开关时间，可

以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数.这

两种办法都可以减小开关损失。

MOS管驱动

MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。但是，我们还

需要速度。

在MOS管的结构中可以看到,在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，

实际上就是对电容的充放电.对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间

可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要

注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动

的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC

大(4V或10V其他电压，看手册）.如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电

压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该

选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。

Mosfet参数含义说明

Features:

Vds：DS击穿电压.当Vgs=0V时，MOS的DS所能承受的最大电压

Rds（on）:DS的导通电阻。当Vgs=10V时，MOS的DS之间的电阻

Id：最大DS电流。会随温度的升高而降低

Vgs：最大GS电压。一般为：-20V～+20V

Idm:最大脉冲DS电流。会随温度的升高而降低，体现一个抗冲击能力，

跟脉冲时间也有关系

Pd：最大耗散功率

Tj:最大工作结温，通常为150度和175度

Tstg:最大存储温度

Iar：雪崩电流

Ear:重复雪崩击穿能量

Eas:单次脉冲雪崩击穿能量

BVdss:DS击穿电压

Idss：饱和DS电流，uA级的电流

Igss：GS驱动电流，nA级的电流.

gfs:跨导

Qg:G总充电电量

Qgs:GS充电电量

Qgd:GD充电电量

Td（on):导通延迟时间，从有输入电压上升到10％开始到Vds下降到其幅值

90％的时间

Tr:上升时间，输出电压VDS从90％下降到其幅值10％的时间

Td(off)：关断延迟时间，输入电压下降到90%开始到VDS上升到其关断电压

时10％的时间

Tf:下降时间，输出电压VDS从10％上升到其幅值90%的时间

(参考图4)。

Ciss:输入电容,Ciss=Cgd+Cgs。

Coss:输出电容，Coss=Cds+Cgd.

Crss：反向传输电容，Crss=Cgc。

二：N沟道MOS管的结构及工作原理

N沟道金属-氧化物—半导体场效应管(MOS管)的结构及工作原理

结型场效应管的输入电阻虽然可达106~109W，但在要求输入电阻更

高的场合，还是不能满足要求.而且，由于它的输入电阻是PN结的反偏

电阻，在高温条件下工作时，PN结反向电流增大，反偏电阻的阻值明显

下降。与结型场效应管不同,金属-氧化物—半导体场效应管（MOSFET）

的栅极与半导体之间隔有二氧化硅(SiO2)绝缘介质，使栅极处于绝缘状

态（故又称绝缘栅场效应管），因而它的输入电阻可高达1015W。它的

另一个优点是制造工艺简单，适于制造大规模及超大规模集成电路.

MOS管也有N沟道和P沟道之分，而且每一类又分为增强型和耗尽

型两种，二者的区别是增强型MOS管在栅-源电压vGS=0时，漏—源极

之间没有导电沟道存在,即使加上电压vDS(在一定的数值范围内），也

没有漏极电流产生（iD=0)。而耗尽型MOS管在vGS=0时，漏-源极间就

有导电沟道存在。

一、N沟道增强型场效应管结构

a)N沟道增强型MOS管结构示意图

(b)N沟道增强型MOS管代表符号（c)P沟道增强型MOS

管代表符号

在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,用光刻、扩散工艺制作两个

高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极d和源极

s.然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏—源

极间的绝缘层上再装上一个铝电极，作为栅极g。另外在衬底上也引出

一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。显然它的栅极与其

它电极间是绝缘的。图1（a)、（b）分别是它的结构示意图和代表符

号.代表符号中的箭头方向表示由P(衬底）指向N(沟道）。P沟道增强

型MOS管的箭头方向与上述相反，如图1（c）所示。

MOS/CMOS集成电路

MOS集成电路特点：

制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单，集成度高、

抗干扰能力强，特别适合于大规模集成电路。

MOS集成电路包括：

NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子

组成的互补MOS电路,即CMOS电路.

PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同，只是电源极性相反而已.

数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为增强型管子，负载常用MOS管作为

有源负载，这样不仅节省了硅片面积,而且简化了工艺利于大规模集成。常用的

符号如图1所示。

N沟MOS晶体管

金属—氧化物-半导体（Metal—Oxide-SemIConductor)结构的晶体管简称MOS

晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管构成的集成电路称为MOS集成

电路，而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS集成电路.

由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管，该管导通时

在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道.n沟道增强型MOS管必须在栅极上

施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS

管.n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压（栅源电压为零）时，就有导电沟道产

生的n沟道MOS管。

NMOS集成电路是N沟道MOS电路，NMOS集成电路的输入阻抗很高，基本上不需

要吸收电流，因此,CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。NMOS

集成电路大多采用单组正电源供电，并且以5V为多。CMOS集成电路只要选用与

NMOS集成电路相同的电源，就可与NMOS集成电路直接连接。不过，从NMOS到

CMOS直接连接时，由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平,因

而需要使用一个(电位)上拉电阻R,R的取值一般选用2～100KΩ。

N沟道增强型MOS管的结构

在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝

引出两个电极，分别作漏极d和源极s.

然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏—-源极间的绝

缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。

在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源

极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好）。

它的栅极与其它电极间是绝缘的。

图（a)、（b）分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示

由P(衬底）指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图（c）

所示。

N沟道增强型MOS管的工作原理

（1）vGS对iD及沟道的控制作用

①vGS=0的情况

从图1（a）可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN

结.当栅——源电压vGS=0时,即使加上漏——源电压vDS，而且不论vDS的极性

如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏——源极间没有导电沟道，所以这时漏

极电流iD≈0。

②vGS〉0的情况

若vGS＞0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直

于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。

排斥空穴:使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负

离子)，形成耗尽层.吸引电子：将P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表

面。

（2）导电沟道的形成：

当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏—-源极之间仍无导电沟道出现，

如图1(b)所示。vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某

一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个

N+区相连通,在漏——源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反,故又

称为反型层，如图1（c)所示.vGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引

到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小.

开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压，用VT表示。

上面讨论的N沟道MOS管在vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。

只有当vGS≥VT时,才有沟道形成。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的

MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后,在漏-—源极间加上正向电压vDS，就

有漏极电流产生。

vDS对iD的影响

如图(a)所示，当vGS〉VT且为一确定值时,漏——源电压vDS对导电沟道及电流

iD的影响与结型场效应管相似.

漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近

源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD=vGS－

vDS，因而这里沟道最薄。但当vDS较小（vDS

大，这时只要vGS一定,沟道电阻几乎也是一定的，所以iD随vDS近似呈线性变

化。

随着vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当vDS增加到使VGD=vGS－vDS=VT

（或vDS=vGS－VT）时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图2(b）所示.再继续增

大vDS，夹断点将向源极方向移动，如图2（c)所示。由于vDS的增加部分几乎

全部降落在夹断区，故iD几乎不随vDS增大而增加，管子进入饱和区,iD几乎

仅由vGS决定。

N沟道增强型MOS管的特性曲线、电流方程及参数

（1）特性曲线和电流方程

1）输出特性曲线

N沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图1(a）所示。与结型场效应管一样，其

输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。

2）转移特性曲线

转移特性曲线如图1（b）所示，由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和

区（恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化，即不同的vDS所对应的转移特性曲

线几乎是重合的，所以可用vDS大于某一数值（vDS＞vGS-VT)后的一条转移特性

曲线代替饱和区的所有转移特性曲线。

3）iD与vGS的近似关系

与结型场效应管相类似。在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为

式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD.

（2)参数

MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压

VP，而用开启电压VT表征管子的特性。

N沟道耗尽型MOS管的基本结构

（1）结构：

N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似.

(2）区别：

耗尽型MOS管在vGS=0时，漏——源极间已有导电沟道产生，而增强型MOS管要

在vGS≥VT时才出现导电沟道。

（3）原因：

制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+

或K+（制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1（a）所示，因此即使

vGS=0时，在这些正离子产生的电场作用下,漏-—源极间的P型衬底表面也能感

应生成N沟道（称为初始沟道)，只要加上正向电压vDS，就有电流iD。

如果加上正的vGS，栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道

加宽，沟道电阻变小,iD增大。反之vGS为负时，沟道中感应的电子减少，沟道

变窄，沟道电阻变大，iD减小.当vGS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，

iD趋于零，管子截止，故称为耗尽型。沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压，

仍用VP表示。与N沟道结型场效应管相同,N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP

也为负值，但是，前者只能在vGS<0的情况下工作。而后者在vGS=0,vGS〉0，

VP

的绝缘电阻,使栅极电流为零.这是耗尽型MOS管的一个重要特点。图（b)、（c）

分别是N沟道和P沟道耗尽型MOS管的代表符号.

（4）电流方程:

在饱和区内，耗尽型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同，即：

各种场效应管特性比较

P沟MOS晶体管

金属氧化物半导体场效应(MOS)晶体管可分为N沟道与P沟道两大类,P沟道硅

MOS场效应晶体管在N型硅衬底上有两个P+区，分别叫做源极和漏极,两极之间

不通导，柵极上加有足够的正电压(源极接地）时，柵极下的N型硅表面呈现P

型反型层，成为连接源极和漏极的沟道。改变栅压可以改变沟道中的电子密度,

从而改变沟道的电阻。这种MOS场效应晶体管称为P沟道增强型场效应晶体管。

如果N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道，加上适当的偏压，可使

沟道的电阻增大或减小.这样的MOS场效应晶体管称为P沟道耗尽型场效应晶体

管。统称为PMOS晶体管.

P沟道MOS晶体管的空穴迁移率低，因而在MOS晶体管的几何尺寸和工作电压绝

对值相等的情况下，PMOS晶体管的跨导小于N沟道MOS晶体管。此外,P沟道MOS

晶体管阈值电压的绝对值一般偏高，要求有较高的工作电压。它的供电电源的电

压大小和极性,与双极型晶体管——晶体管逻辑电路不兼容。PMOS因逻辑摆幅

大,充电放电过程长,加之器件跨导小，所以工作速度更低，在NMOS电路(见N

沟道金属—氧化物—半导体集成电路）出现之后，多数已为NMOS电路所取代。

只是，因PMOS电路工艺简单,价格便宜，有些中规模和小规模数字控制电路仍采

用PMOS电路技术.

PMOS集成电路是一种适合在低速、低频领域内应用的器件。PMOS集成电路采用

-24V电压供电.如图5所示的CMOS-PMOS接口电路采用两种电源供电.采用直接

接口方式，一般CMOS的电源电压选择在10~12V就能满足PMOS对输入电平的要

求。

MOS场效应晶体管具有很高的输入阻抗，在电路中便于直接耦合，容易制成规模

大的集成电路。

各种场效应管特性比较

三:SO-8（贴片８脚)封装ＭＯＳ管IRF7805Z的引脚图。

上图中有小圆点的为１脚

注:下表按电流降序排列（如有未列出的,可回帖,我尽

量补充）

封装形式极性型号电流(A)耐压(V)

导通电阻

（mΩ)

SO-8

N型

SI43362230

4。2

SO-8

N型

IRF783121303.6

SO—8

N型

IRF783220304

SO—8

N型

IRF78221830

SO—8

N型

IRF78361730

5。7

SO-8

N型

IRF81131730

5。6

SO—8

N型

SI4404

17308

SO-8

N型

FDS6688

16306

SO—8

N型

IRF7805Z

16306.8

SO—8

N型

IRF74771430

8。5

SO-8

N型

IRF872114308.5

SO—8

N型

IRF78051330

SO—8

N型

IRF7805Q133011

SO—8

N型

IRF7413123018

SO—8

N型

TPC8003

12306

SO—8

N型

IRF7477113020

SO-8

N型

IRF7811

113012

SO—8

N型

IRF7466103015

SO-8

N型

SI4410

103014

SO—8

N型

SI4420

103010

SO-8

N型

A27009307.3

SO-8

N型

IRF78078.330

SO-8

N型

SI4812

7。3

3028

SO-8

N型

SI94106.93050

SO—8

N型

IRF7313

63029

SO-8

P型

SI440517307.5

SO-8

P型

STM4439A143018

SO-8

P型

FDS667913309

SO—8

P型

SI441113308

SO—8

P型

SI4463

12。3

2016

SO—8

P型

SI44071230

SO-8

P型

IRF74241130

13。5

SO-8

P型

IRF7416103020

SO—8

P型

IRF7416Q103020

SO-8P型SI442593019

SO-8

P型

IRF74248.83022

SO—8

P型

SI443583020

SO—8

P型

SI4435DY83020

SO-8

P型

A2716730

11。3

SO-8

P型

IRF7406

5。8

3045

SO-8

P型

SI94355.33050

SO—8

P型

IRF72054.63070

TO-252

N型

FDD668884305

TO-3

N型

IRF1504010055

TO—220

N型

IRF370321030

2。8

TO-220

N型

IRL3803140306

TO-220

N型

IRF1405131555.3

TO-220

N型

IRF3205

110558

TO-220

N型

BUZ111S80558

TO—220

N型

05N057550

9。5

TO-220

N型

IRF280475402

TO—220

N型

60N06

606014

TO—220

N型

50N03L282521

TO-220

N型

BTS

TO—220

N型

BTS110

10100200

TO—220

N型

06N60

5。5

600750