看到许多的朋友对MOSFET不是很熟悉,我简单的给大家介绍一下,以后如果有时间,再详细讨论.

    金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET.   

    MOSFET是一个时代产物,他开关速度快/输入阻抗大/热稳定性好等等优点,已经成为工程师们的首选.如果非要说说MOSFET的缺点,就是他容易被静电破坏,复杂电路中驱动电路比较繁琐(这个就是我们接下来要着重讨论的).

    我们先看看MOSFET的模样和符号:

    第一个就是我常用的IRF3205,TO-220封装.同样的N沟道MOSFET还有IRF530等等,P沟道的,我们常用的是IRF9540.当然,MOSFET的型号太多太多了,国内的MOSFET也是多如牛毛,我之所以说这两种型号,是因为这两种从哪里都能买到,方便讨论,我们也使用许多其他的型号,大多直接和厂家联系的,不方便购买.MOSFET还有很多其他的封装形式,包括小功率的贴片封装.

接下来,说说MOSFET的特点:

（1）开关速度非常快。

（2）高输入阻抗和低电平驱动。

    这个特点是什么意思呢,意思就是MOSFET是电压驱动型器件,他不像三极管那样,是对电流的放大,三极管的基极必须有电流流入,三极管才能工作.而MOSFET的输入阻抗高达10的7次方,这就意味着,你只要在MOSFET的门极(G)上加一个高电平(当然,电压要高点,最好在10V左右),MOSFET就会导通,你完全不需要考虑驱动能力的问题,因为根本就没有电流从门极流入.这里需要注意的是,MOSFET的门极驱动电压也不是没有要求的,如果你的驱动电压过低,比如说3V,就会造成MOSFET的导通阻值增大,其实就是没有完全导通,这个时候MOSFET就会发热严重,甚至烧毁.其实,说到导通不得不说说MOSFET的这个大优点,就是他正常导通的时候,正向导通电阻极其的小,只有0.01欧姆,是不是很带劲.

（3）安全工作区宽。

（4）热稳定性高。

（5）易于并联使用。

（6）跨导高度线性。

（7）管内存在漏源二极管。

    这个有必要说一说,MOSFET的符号是我们前面提到的图不假,但是实际中的MOSFET内部电路不是这样的.我们来看看IRF3205的DataSheet里面的说明:

    朋友们看出哪里不同了吗?对了,在实际的MOSFET中会有一个续流二极管,这个二极管反接在MOSFET的DS之间,起到回路续流的作用,我们就不需要再外接续流二极管了.其实,这个二极管是由于MOSFET的内部结构形成的,并不是厂家特意要加上去的,倒是没有续流二极管的MOSFET不常见(我是没有用过,也没有见过,不知道有没有).有了这个续流二极管就意味着什么呢?除了省了一个二极管,最主要的是,如果你将DS接反,就会出现你不能关断MOSFET的情况.这个是很多人犯错的地方,还有就是在设计的时候要注意,就因为这个小二极管,MOSFET的反向是导通的.

（8）注意防静电破坏。

    这个也必须说一声,MOSFET的栅极－源极间最大额定电压约为±20V,如果驱动电压超出这个范围,就很有可能永久损坏MOSFET,可是可恶的是,有于MOSFET输入阻抗大这个优点,电荷不能及时的流走,积聚在门极(G),就会造成Vgs大于这个±20V的范围,这时候MOSFET就可能损坏.这就是为什么一定不准用手去摸MOSFET的引脚的原因,手上的静电高达千伏,MOSFET一下子就被击穿了.记住,不要用手拿住MOSFET的腿,不然可很不专业.

    为了防止MOSFET被静电破坏,大家也是费尽脑汁,除了严格按照规章制度外,带上放电手套,电烙铁接地等等都是必要的.静电问题往往是MOSFET的薄弱处.在电路设计中应该怎么来保护MOSFET呢?既然Vgs不能大于20V,那我们就可以在G和S之间,加一个20V的稳压管,来防止干扰脉冲或是静电破坏MOSFET.

再接下来就是MOSFET的应用了:

    对于MOSFET的驱动,市场上有专门的MOSFET驱动芯片.这类芯片能够完成电压转换的作用,但是是不是这些芯片就是唯一的选择呢,我认为,完全不是,只要理解MOSFET的工作原理和特点,自己设计驱动电路快捷又经济(在实际应用中,很少有厂商会去使用专门的MOSFET驱动芯片).

    我们先来看一个我设计使用的一个简单的MOSFET驱动电路:

    这个电路相当的简单吧,那个三角形的是什么啊,当然是运放啦,我们可以看得出,这个运放现在是充当一个比较器,这个比较器的反向端我给他一个1V的恒定电平(当然,0.5V/1.5V都行),MCU_IO(接单片机的控制端口)如果输出高电平(电压肯定高于1V),比较器的输出结果就接近于VCC.这里需要注意,这个比较器输出的电压到底是多少?知道不?不知道?不知道就对了,因为此时比较器输出的所谓高电平,其实是比较器的供电电压VCC,你给这个比较器供电电压时多少,此时就输出多少(略小于VCC),比如,这里我们给比较器的供电电压是12V(这也是MOSFET的最佳操作电压),此时比较器输出12V,这个12V就加在MOSFET的门极上,MOSFET就会导通,负载就会通电.这个比较器你可以使用任何运算放大器芯片来搭建,比如LM358/LM324等等.

    不要急着说简单,我还有个更简单的:

看出来了没有?驱动电路就是一个电阻R17和一个三极管Q4,当MCU_IO是高电平1的时候,三极管导通,MOSFET的门极电压降低到低电平,此时MOSFET关闭;当MCU_IO是低电平的时候,三极管Q4关闭,此时MOSFET导通.这个是不是更简单啊?怎么,太简单了,你怀疑会不会管用,放心好了,我家里的楼顶上有两套太阳能发电系统,是我设计的,每天晚上我家里的等会自动打开,其中一套的回路就是这个,没有问题的.

    其实,MOSFET的驱动电路灵活多变,还有很多很多,有时间我再和大家讨论,我写这些的目的就是给大家个启事,明白了MOSFET的原理后,驱动电路就自己开动脑筋去设计吧.

    需要注意,我上面谈的是N沟道MOSFET. 如果你要用P沟道MOSFET,你就告诉我,我再接着讨论P沟道MOSFET.

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