功率器件中MOS场效应管的作用解析-壹芯微

MOS管是电子电路中常用的功率半导体器件，可以用作电子开关、可控整流等，是一种电压驱动型的器件。

一、什么是MOS管

MOS管的全称为金属-氧化物半导体场效应晶体管，英文简称为MOSFET，具有三个电极，分别为：栅极G、源极S和漏极D，根据其半导体结构可以分为P-MOS和N-MOS。其电气符号如下图所示。

下面以NMOS为例分析其工作原理，在栅极G和源极S之间不加电压的时候，在DS之间加正电压时，D与衬底的P型半导体之间PN结反偏不通。当GS之间加正电压后，绝缘层和G极之间感应出正电荷，绝缘层和P型半导体之间感应出负电荷。这时负电荷和P型半导体中的载流子的极性相反，会将D和S的N型半导体连接起来形成一条N型的导体沟道。NMOS半导体结构如下图所示。

二、MOS管的驱动方式

MOS管为电压驱动型的半导体器件，对于NMOS而言，如果VGS>0，则NMOS导通；对于PMOS而言，如果VGS<0则，PMOS导通。其驱动电路示意图如下图所示。

对于单片机电路而言，我们建议不要直接用GPIO来驱动MOS，因为单片机的供电电压以3.3V居多，输出的高电平为3.3V，对于功率较大的MOS而言，可能无法使MOS管完全导通。所以，一般通过三极管来驱动MOS管，三极管是电流型的驱动器件。

三、MOS管的作用

MOS管多被用作电子开关，用在控制控制回路中控制负载的通断，也可以当作 可控整流 来实现交流变直流。这两个最主要的应用，除此之外，还具有防反接开关和电平转换的作用。电平转换作用的原理图如下图所示。

上图实现3.3V和5V电平的转换，工作原理如下：

左侧输入3.3V时，VGS=0，MOS管不导通，右侧输出5V电平；

左侧输入0V时，VGS>0，MOS管导通，右侧输出0V；

右侧输入0V时，MOS的寄生二极管导通，左侧输出0V；

右侧输入5V时，VGS=0，MOS管不通，左侧输出3.3V；

由此实现了，电平的双向转换。

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