CMOS在电路中具有重要作用，大家对于CMOS通常较为耳熟。但是，大家对于CMOS却未必十分了解。为增进大家对CMOS的认识，本文将对CMOS相关知识予以详细介绍。如果你对本文内容具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。 CMOS(Co...
在我们的日常使用中，MOS就是个纯粹的电子开关，虽然MOS管也有放大作用，但是几乎用不到，只用它的开关作用，一般的电机驱动，开关电源，逆变器等大功率设备，全部使用MOS管作为电子开关，使用起来比较方便，简单粗暴，经常用到的只有N沟道的MOS管，并且也针对PMOS讲解，并对比三极管跟mos管的区别。 目录 NMOS管的基础认识 NMOS工作条件 NMOS的等效电路及驱动方法 PMOS的等效电路及驱动方法 三极管和mos管的区别 MOS管选型 MOS管封装 MOS容易忽视的参数-Cgs NMOS管的基础认识 如下图所示，简单的电路图，如引脚输出HIGH电平时，NMOS就等效为闭合的开关。 以上就是最经典的用法，实现了io口，来控制功率器件，因此如下图所示，也就是栅极施加电压，即可导通。 NMOS工作条件 （导通条件）：Ugs大于Ugs（th）阈值电压 性质： 1、MOS导通后，相当于开关闭合，压降几乎为0 2、虽然导通压降几乎为0，但是会有一个内阻RDSon 3、GS极之间是一个电容，只有电容充满电后MOS才会导通 4、一般的MOS管DS极之间会自带一个肖特基二极管，MOS由于自身结构会有一个寄生二极管，有的厂家生产时，会故意把这个二极管做大，增强MOS的性能 5、想要让MOS管截至（断开），只要取消掉G极电压即可，但是要注意，必须想办法给GS间那个电容放电！ G ：栅极 D ：漏极 S ：源极 与三极管不同，MOS管为电压型驱动方式，小电压控制大电压。 状态1： 单片机输出低电平，Q22截至，A点为高电平， 电流方向如图所示，Q20导通，Q23截至，B为高电平 MOS导通，电机转动。 状态2： 单片机输出高电平，Q22导通，A点为低电平， 电流方向如图所示，Q20截至，Q23导通，B为低电平 MOS关断，电机的自感电流流过D7。 。 NMOS的等效电路及驱动方法 可以看成是一个电压控制的电阻，电压就是GS两端的电压差，电阻就指的是DS之间的电阻了，这个电阻的大小呢，会随着gs的电压的变化而产生变化，但是值得注意的是，他们不是线性对应的关系，实际的关系如下所示： 上述的关系图，本质就是当当gs的电压小于一个特定值的时候，电阻基本就是无穷大的，你也可以看成开关断开嘛，断路，当电压值大于特定值的时候，电阻就无限趋近于0，也就是理解成开关闭合，至于说等于这个值的时候会怎么样，这个临界的电压值，我们称之为Vgsth，也就是打开nmos所需要的gs电压了，并且这是每一个nmos的固有属性，我们可以在nmos的数据手册里面找到它，显然Vgsth应该小于高电平的电压值，否则nmos当然也不会正常打开了，因此在你硬件选型的时候，你也需要注意这个点了。 PMOS的等效电路及驱动方法 如下为PMOS与NMOS的结构图如下： 因此PMOS跟NMOS的驱动能力也是相反的，如下图可见，值得注意的是两个mos管的位置。 因此一般对于灯泡、电机这种无源功率器件，我们可以用nmos，如果是有源例如芯片，我们可以用pmos来控制，如下所示： 三极管和mos管的区别 三极管和MOS管（场效应管）都是常见的电子元件，用于放大和开关电路，但它们在结构、工作原理、特性和应用方面有显著差异： 1. 结构与基本原理 三极管：三极管是电流控制型器件，由发射极、基极和集电极组成。其工作原理是通过控制基极电流来调节发射极与集电极之间的电流。 MOS管：MOS管是电压控制型器件，通常分为N沟道和P沟道两种，主要由源极、漏极和栅极构成。它通过栅极电压来控制源极与漏极之间的电流，栅极与其他电极之间有氧化层隔离，基本没有直流电流流入。 2. 控制方式 三极管：需要基极电流来控制集电极电流，因此输入端存在一定的电流损耗。 MOS管：用栅极电压控制，没有电流损耗（栅极电流极小），输入阻抗很高，非常适合高输入阻抗的电路应用。 3. 驱动电压与电流 三极管：一般需要0.6V左右的基极-发射极电压(V_BE)来导通。驱动电流相对较大，驱动能力较强。 MOS管：一般需要较高的栅极-源极电压(V_GS)来开启，对于N沟道常用10V或更高的电压，逻辑电平的MOS管可以使用5V或3.3V来开启。 4. 开关速度 三极管：开关速度较慢，特别是在高频应用中，开关损耗较大。 MOS管：开关速度较快，尤其适合高速开关应用，因此常用于数字电路、功率电子电路中。 5. 功率和效率 三极管：在大功率应用中，开关效率较低，容易发热。 MOS管：导通电阻低，效率较高，适合大电流、大功率应用，且散热相对较好。 6. 应用 三极管：常用于低功率信号放大、音频放大、信号处理等场合，如音响和小功率电源等。 MOS管：常用于开关电源、电动机控制、高频变换等功率电子电路，尤其在功率放大、数字电路、驱动电路中应用广泛。 MOS管选型 参数： DS间耐压、Id（最大工作电流）、RDS(on)（内阻）、Qgs（栅极电荷）、体二极管压降，电流，反向恢复时间。 MOS管封装 贴片：SOT-23 < SOT-89 < TO-252 < TO-263 < QFN 直插：TO-92 < TO-126 < TO-220 < TO-247 长成集成电路芯片模样的：SOP-8、SOIC-8 MOS容易忽视的参数-Cgs Cgs就是g跟s之间的寄生电容了，如下所示： 这个Cgs会影响nmos的打开速度，因为加载到gate端的电压，首先要给这个电容充电，这就导致了gs的电压，并不能一下子就到达给定的值，现象也就是下述的图像了，因此这个对高速PWM波是致命的，如果当pwm接近这个爬升波形时，此时就会失真。
输入传感器被归类为有源或无源。无源传感器，如热电偶或光电二极管(在电压输出模式下)，是双端口设备，可以直接将物理能转换为电能，产生输出信号而不需要励源。有源传感器(如一般的有源电路)需要外部激励源。电阻式传感器(如热敏电阻、电阻温度检测器、
MOS管在电路设计中是比较常见的，按照驱动方式来分的话，有两种，即：N-MOS管和P-MOS管。MOS管跟三极管的驱动方式有点类似，但又不完全相同，那么今天笔者将会给大家简单介绍一下N-MOS管和P-MOS管的工作原理，并结合自己实际的应用来给大家分享一下如何来驱动N-MOS管和P-MOS管。 首先，我们先来看一下N-MOS管和P-MOS管分别在电路中的电气符号： 咋一看上面两个电气符号，似乎非常的相似，可能让很多人都有点傻傻分不清楚。那么，在我们看到电路中出现这些符号的时候，我们要怎么知道究竟是N-MOS管还是P-MOS管呢？ 在判断是N-MOS管还是P-MOS管之前，我们先来学会认识MOS管符号上的三个引脚，究竟哪个引脚是G（基）极、S（源）极和D（漏）极吧，请看下图： G（基）极的话，还是很容易区分的，就不用多说什么了，比较难区分的基本就是S（源）极和D（漏）极了，那么，我只需要记住：无论是N-MOS管还是P-MOS管，两根线相交的就是S（源）极了，剩下的一个单独引线的那边，就是D（漏）极了。 接下来，我们就要来区分究竟哪个是N-MOS，哪个是P-MOS了，同样 ，我们这里只需要看箭头的方向，并且记住：箭头指向G极的是N-MOS管，箭头背向G极的是P-MOS管。 通过了解MOS的相关知识，我们还得到一个知识点，那就是：MOS在制造过程中，会自动形成一个PN结，也就是我们常说的MOS管的“寄生二极管”。那么这个寄生二极管的方向如何判断呢？同样，我们记住这两句话就好了：N-MOS管，寄生二极管的方向是由S极指向D极；P-MOS管，寄生二极管的方向是由D极指向S极。如下图所示： 关于寄生二极管的方向，还有一种比较简单的记法，那就是：想象DS边的三节断续线是联通的，不论是N-MOS管还是P-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，即，要么都由S指向D，要么都由D指向S。 当然咯，前面这些”科普知识”，基本都是来源于教材，大家只要是认真学习过MOS管相关知识的话，相信对MOS管的认识一定会比笔者这里介绍的更深刻。那么，MOS管经常在电路中作为开关来使用，我们该怎么控制呢？ 对于N-MOS管来说，它导通条件就是：G极与S极中间的电压差超过阈值时，D极和S极导通。在实际应用中，一般是将控制信号接到G极，S极则直接接在GND上，从而达到控制N-MOS管的开和关的效果，在D极和S极导通后，导通电阻Rds很小，一般都是几十毫欧级别，因此，电流导通后，形成的压降也是很小的。下面这个电路，就是笔者实际应用中用来控制一个小风扇开关的电路，电路中就是使用的N-MOS管来控制风扇的负极，来实现风扇的开和关的效果。 控制端G极接的是一个3.3V单片机的IO口： 当单片机IO口输出高电平时，MOS管的G极电压高于S极将近3.3V，此时N-MOS管AO3400A的D极和S极导通。 当单片机IO口输出低电平时，MOS管的G极电压也几乎为0V（GND电压），此时N-MOS管AO3400A的D极和S极断开。 在实际应用中，对于电压比较高的电路，尤其是高于人体安全电压36V的电路中，往往会用MOS管来控制负载的正极而不是负极，似乎这样会更安全一些？或许就跟我们的日常家用电器中，大部分是控制火线的通断来实现对负载的控制道理是一样的吧。控制电源的正极通断，我们一般是用P-MOS管来实现，那么P-MOS又该怎么驱动呢？ 其实P-MOS管的驱动跟N-MOS管也是有点类似的，P-MOS管的导通条件是：G极与S极中间的电压差低于阈值时，S极和D极导通。 虽然P-MOS管的驱动原理跟N-MOS管比较类似，但是，两者之间的驱动电路还是有点差异的，同样以单片机IO口控制为例，当P-MOS管的S极与D极电压差异过大时，就不能直接用单片机IO口来控制了，比如，P-MOS管的S极接的是12V电压，那么： 当单片机IO口输出高电平时，P-MOS管的G极电压和S极之间的电压就是将近-9.7V； 当单片机IO口输出低电平时，P-MOS管的G极电压和S极之间的电压就是将近-12V； 那么，此时对于大部分P-MOS管来说，都是导通的，实现不了关断的功能。当然，对于S极接3.3V的电压的话，是不会有什么影响的。但是，为了能适应更多的应用场合，我们必须得考虑这个问题，因此笔者通过对驱动电路的改进，得到了下面这个电路： 这个电路是笔者用来控制制冷片制冷的电路，用了一个N-MOS管和一个P-MOS管来实现，当然，电路中的N-MOS管也用三极管来替代，甚至P-MOS管WSF70P03的G极也可以通过电阻分压的方式来实现驱动。 但是，笔者之前说了，为了通用性，这里还是选择N-MOS管或者三极管来作为前级驱动比较合适。这个电路的工作原理也很简单，关于N-MOS管AO3400A的通断笔者就不再多说了。当AO3400A导通后，会导致P-MOS管WSP70P03的G极电压变成接近GND的电压，从而使得它的S极和G极的电压差增大为接近12V，从而使得WSP70P03的S极和D极导通。 同理，当AO3400A关断后，会导致P-MOS管WSP70P03的G极电压在上拉电阻的作用下上拉至12V，从而使得它的S极和G极的电压差几乎为0V，从而使得WSP70P03的S极和D极关断。 好了，关于N-MOS管和P-MOS管的原理以及基本应用笔者就简单介绍到这里了，笔者相信，通过这两个实例，大家对MOS的驱动会有更加深刻的认识，在以后的应用中，就可以针对负载特性，来选择合适的MOS管驱动了。
目录 一：快速了解 1.看箭头快速辨认NMOS和PMOS 2.电流方向和寄生二极管方向相反 3.NMOS和PMOS区别 4.工作中最便宜最好用的贴片三极管-2N7002 5.用万用表快速检测mos管 二：带着第二节的问题从三四节找答案 三：电路符号 四：实物 五：答案 一：快速了解 1.看箭头快速辨认NMOS和PMOS 箭头朝里，里-你-n-NMOS 2.电流方向和寄生二极管方向相反 3.NMOS和PMOS区别 作用、常用接法、导通条件和截止条件 示例① NMOS作用：信号切换（开关） 常用接法： S极接地，US=0V 截止条件：UG=US=0V。 导通条件： UG比US大3V—5V即可，UG=3V。简单来说NMOS管G极电平高电平导通。 示例② NMOS作用：电压通断（开关） 常用接法： D极接输入，UD=5V,S极接输出。 截止条件：UG=US=0V。 导通条件： UG比US大10V以上，UG=Us+10V=15V。（导通时，Us=5V） （不太严谨的记法：NMOS管G极高电平导通，和输出端S极比较） 示例③ PMOS作用：电压通断（开关） 常用接法： S极接输入，Us=19v。 D极接输出。 截止条件：UG=US=0V。 导通条件： UG比US小10V以上，UG=Us-13v=6V。 （不太严谨的记法：PMOS管G极低电平导通,和输出端D极比较） 推荐文章《硬件-经典开机电路》 4.工作中最便宜最好用的贴片三极管-2N7002 常见的3PIN脚MOS管（SOT-23） 5.用万用表快速检测mos管 万用表二极管（蜂鸣器）档 二：带着第二节的问题从三四节找答案 三：电路符号 四：实物 mos管常用有8脚、6脚、3脚。 五：答案 以上，完，欢迎评论区补充
扫码关注面包板社区
