电路基本组成:1供电装置,即电源;2用电设备,即负载;3中间环节,即连接导线,控制开关
电阻元件:消耗电能的器件
电感元件:各种电感线圈产生磁场,储存磁能
电容元件:各种电容器产生电场,储存电能
电源元件:将其他形式的能量转换成电能
电流:I(A) 电压:V 功率:P 能量:W
电子元器件基础知识
常用元器件的识别
一、 电阻
电阻在电路中用“R”加数字
示,如:R15表示编号为15的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波(与电容器组合使用)和阻抗匹配等。
参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),兆欧 (MΩ)等。换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧
电阻的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法。
数标法主要用于贴片等小体积的电路,如:
472 表示 47×102Ω(即4.7K); 104则表示100K色环标注法使用最多,现举例如下:
四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:
颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%)
银色 / 10-2 ±10
金色 / 10-1 ±5
黑色 0 100 /
棕色 1 101 ±1
红色 2 102 ±2
橙色 3 103 /
黄色 4 104 /
绿色 5 105 ±0.5
蓝色 6 106 ±0.2
紫色 7 107 ±0.1
灰色 8 108 /
白色 9 109 +5至 -20
无色 / / ±20
二、电容
1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C25表示编号为25的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。
电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)
电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。
2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。
其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 uF/16V
容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示
字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF
3、电容容量误差表
符 号FGJKLM
允许误差±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。4、故障特点
在实际维修中,电容器的故障主要表现为:
(1)引脚腐蚀致断的开路故障。
(2)脱焊和虚焊的开路故障。
(3)漏液后造成容量小或开路故障。
(4)漏电、严重漏电和击穿故障。
三、晶体二极管
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管。
1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。
3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:
型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005
1N4006 1N4007
耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000
电流(A) 均为1
四、稳压二极管
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。
1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。
2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。
常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:
型号
1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761
稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V
五、电感
电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。
电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。
直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。
电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。
电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH。
六、变容二极管
变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。
变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:
(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。
(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信 号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。
七、晶体三极管
晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。
1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。
电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。
2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。为了便于比较,将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表,供大家参考。
名称共发射极电路共集电极电路(射极输出器)共基极电路
输入阻抗中(几百欧~几千欧)大(几十千欧以上)小(几欧~几十欧)
输出阻抗中(几千欧~几十千欧)小(几欧~几十欧)大(几十千欧~几百千欧)
电压放大倍数大小(小于1并接近于1)大
电流放大倍数大(几十)大(几十)小(小于1并接近于1)
功率放大倍数大(约30~40分贝)小(约10分贝)中(约15~20分贝)
频率特性高频差好好
续表
应用 多级放大器中间级,低频放大 输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路
3、在线工作测量
在实际维修中,三极管都已经安装在线路板上,要每只拆下来测量实在是一件麻烦事,并且很容易损坏电路板,根据实际维修,本人总结出一种在电路上带电测量三极管工作状态来判断故障所在的方法,供大家参考:
类别故障发生部位测试要点
e-b极开路Ved>1vVed=V+
e-b极短路Veb=0vVcd=0v Vbd升高
Re开路Ved=0v
Rb2开路Vbd=Ved=V+
Rb2短路Ved约为0.7V
Rb1增值很多,开路Vec<0.5vVcd升高
e-c极间开路Veb=0.7v Vec=0vVcd升高
b-c极间开路Veb=0.7vVed=0v
b-c极间短路Vbc=0vVcd很低
Rc开路Vbc=0vVcd升高Vbd不变
Rb2阻值增大很多Ved约为V+Vcd约为0V
Ved电压不稳三极管和周围元件有虚焊
类别故障发生部位测试要点
Rb1开路Vbe=0Vcd=V+ Ved=0
Rb1短路Vbe约为1vVed=V-Vbe
Rb2短路Vbd=0v Vbe=0vVcd=V+
Re开路Vbd升高Vce=0v Vbe=0v
Re短路Vbd=0.7vVbe=0.7v
Rc开路Vce=0vVbe=0.7v Ved约为0v
c-e极短路Vce=0v Vbe=0.7vVed升高
b-e极开路Vbe>1v Ved=0vVcd=V+
b-e极短路Vce约为V+ Vbe=0vVcd约为0v
c-b极开路Vce=V+ Vbe=0.7vVed=0v
c-b极短路Vcb=0v Vbe=0.7vVcd=0v
八、场效应晶体管放大器
1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。
2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的表示符号:
3、场效应管与晶体管的比较
(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。
(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。
(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。
电流·电压·电阻·功率计算公式
1、 串联电路电流和电压有以下几个规律:(如:R1,R2串联)
2、 ①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)
③电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个阻值相同的电阻串联,则有R总=nR
3、 2、并联电路电流和电压有以下几个规律:(如:R1,R2并联)
①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)
②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)
③电阻: (总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和)或 。
如果n个阻值相同的电阻并联,则有R总= R
注意:并联电路的总电阻比任何一个支路电阻都小。
电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)。‘
4、 5、利用W=UIt计算电功时注意:①式中的W、U、I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量。
5、 6、计算电功还可用以下公式:W=I2Rt ;W=Pt;W=UQ(Q是电量);
6、 【电 学 部 分】
1电流强度:I=Q电量/t
2电阻:R=ρL/S
3欧姆定律:I=U/R
4焦耳定律:
⑴Q=I2Rt普适公式)
⑵Q=UIt=Pt=UQ电量=U2t/R (纯电阻公式)
5串联电路:
⑴I=I1=I2
⑵U=U1+U2
⑶R=R1+R2
⑷U1/U2=R1/R2 (分压公式)
⑸P1/P2=R1/R2
6并联电路:
⑴I=I1+I2
⑵U=U1=U2
⑶1/R=1/R1+1/R2 [ R=R1R2/(R1+R2)]
⑷I1/I2=R2/R1(分流公式)
⑸P1/P2=R2/R1
7定值电阻:
⑴I1/I2=U1/U2
⑵P1/P2=I12/I22
⑶P1/P2=U12/U22
8电功:
⑴W=UIt=Pt=UQ (普适公式)
⑵W=I^2Rt=U^2t/R (纯电阻公式)
9电功率:
⑴P=W/t=UI (普适公式)
⑵P=I2^R=U^2/R (纯电阻公式)
三极管电路电路图分析
三极管有静态和动态两种工作状态,未加信号时三极管的直流工作状态称为静态,此时各电极电流称为静态电流。一个完整的三极管电流电路分析有4步:直流电路分析、交流电路分析、元器件作用分析和修理识图。
1.三极管直流电路分析方法
图14-47所示是放大器直流电路分析示意图。对于一个单级放大器而言,其直流电路分析主要是图中所示的3个部分。
在分析三极管直流电路时,由于电路中的电容具有隔直流特性,所以可以将它们看成开路,这样这一电路就可以画成如图14-48所示的直流等效电路。用这一电路进行直流电路分析就相当简便.
2.三极管交流电路分析方法
交流电路分析主要是交流信号的传输路线分析,即信号从哪里输入到放大器中,信号在这级放大器中具体经过了哪些元器件,信号最终从哪里输出等。图14-49所示是交流信号传输路线分析示意图。
分析信号在传输过程中经过了哪些处理环节,如信号在哪个环节放大,在哪个环节受到衰减,哪个环节不放大也不衰减,信号是否受到了补偿等。
这一电路中的信号经过了Cl、VT1、C3、VT2和C4。其中Cl、C3和C4是耦合电容,对信号没有放大和衰减作用,只是起着将信号传输到下级电路中的耦合作用;VT1和VT2对信号起了放大作用。
3.元嚣件作用分析方法
(1)元器件的特性是电路分析的关键。分析电路中元器件的作用 时,应依据该元器件的主要特性来进行。例如,耦合电容器让交流信号无损耗地通过,同时隔断直流通路,这一分析的理论根据是电容器的隔直通交特性。
(2)元器件在电路中的具体作用分析。电路中的每个元器件都有它的特定作用,通常一个元器件起一种特定的作用,当然也有一个元器件在电路中起两个作用的。在电路分析中要求搞懂每一个元器件在电路中的具体作用。
(3)元器件作用简化分析方法。对元器件作用的分析可以进行简化,掌握了元器件在电路中的作用后,不必每次对各个元器件都进行详细分析。例如,掌握耦合电容的作用之后,不必对每一个耦合电容都进行分析,只要分析电路中哪只是耦合电容即可。图14-50所示是耦合电容示意图。
MOS管
mos管是金属(metal)-氧化物(oxid)-半导体(semiconductor)场效应晶体管,或者称是金属-绝缘体(insulator)-半导体。MOS管的source和drain是可以对调的,他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,这个两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。
基本信息
元素:氧化物(oxid) 中文名称:mos管
外文名称:metal oxide semiconductor
别称金属:-绝缘体-半导体
型号:电压/电流 封装
一 定义
双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后,在输出端输出n沟道mos管符号一个大的电流变化。双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比(beta)。另一种晶体管,叫做场效应管(FET),把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance, 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道,详情参考右侧图片(N沟道耗尽型MOS管)。而P沟道常见的为低压Mos管。
场效应管的名字也来源于它的输入端(称为gate)通过投影p沟道mos管符号一个电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。事实上没有电流流过这个绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管,或,金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。因为MOS管更小更省电,所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。
二 详细介绍折叠
首先考察一个更简单的器件--MOS电容--能更好的理解MOS管。这个器件有两个电极,一个是金属,另一个是extrinsic silicon(外在硅),他们之间由一薄层二氧化硅分隔开。金属极就是GATE,而半导体端就是backgate或者body。他们之间的绝缘氧化层称为gate dielectric(栅介质)。图示中的器件有一个轻掺杂P型硅做成的backgate。这个MOS 电容的电特性能通过把backgate接地,gate接不同的电压来说明。MOS电容的GATE电位是0V。金属GATE和半导体BACKGATE在WORK FUNCTION上的差异在电介质上产生了一个小电场。在器件中,这个电场使金属极带轻微的正电位,P型硅负电位。这个电场把硅中底层的电子吸引到表面来,它同时把空穴排斥出表面。这个电场太弱了,所以载流子浓度的变化非常小,对器件整体的特性影响也非常小。
当MOS电容的GATE相对于BACKGATE正偏置时发生的情况。穿过GATE DIELECTRIC的电场加强了,有更多的电子从衬底被拉了上来。同时,空穴被排斥出表面。随着GATE电压的升高,会出现表面的电子比空穴多的情况。由于过剩的电子,硅表层看上去就像N型硅。掺杂极性的反转被称为inversion,反转的硅层叫做channel。随着GATE电压的持续不断升高,越来越多的电子在表面积累,channel变成了强反转。Channel形成时的电压被称为阈值电压Vt。当GATE和BACKGATE之间的电压差小于阈值电压时,不会形成channel。当电压差超过阈值电压时,channel就出现了。
MOS电容:(A)未偏置(VBG=0V),(B)反转(VBG=3V),(C)积累(VBG=-3V)。
正是当MOS电容的GATE相对于backgate是负电压时的情况。电场反转,往表面吸引空穴排斥电子。硅表层看上去更重的掺杂了,这个器件被认为是处于accumulation状态了。
MOS电容的特性能被用来形成MOS管。Gate,电介质和backgate保持原样。在GATE的两边是两个额外的选择性掺杂的区域。其中一个称为source,另一个称为drain。假设source 和backgate都接地,drain接正电压。只要GATE对BACKGATE的电压仍旧小于阈值电压,就不会形成channel。Drain和backgate之间的PN结反向偏置,所以只有很小的电流从drain流向backgate。如果GATE电压超过了阈值电压,在GATE电介质下就出现了channel。这个channel就像一薄层短接drain和source的N型硅。由电子组成的电流从source通过channel流到drain。总的来说,只有在gate 对source电压V 超过阈值电压Vt时,才会有drain电流。
在对称的MOS管中,对source和drain的标注有一点任意性。定义上,载流子流出source,流入drain。因此Source和drain的身份就靠器件的偏置来决定了。有时晶体管上的偏置电压是不定的,两个引线端就会互相对换角色。这种情况下,电路设计师必须指定一个是drain另一个是source。
Source和drain不同掺杂不同几何形状的就是非对称MOS管。制造非对称晶体管有很多理由,但所有的最终结果都是一样的。一个引线端被优化作为drain,另一个被优化作为source。如果drain和source对调,这个器件就不能正常工作了。
晶体管有N型channel所有它称为N-channel MOS管,或NMOS。P-channel MOS(PMOS)管也存在,是一个由轻掺杂的N型BACKGATE和P型source和drain组成的PMOS管。如果这个晶体管的GATE相对于BACKGATE正向偏置,电子就被吸引到表面,空穴就被排斥出表面。硅的表面就积累,没有channel形成。如果GATE相对于BACKGATE反向偏置,空穴被吸引到表面,channel形成了。因此PMOS管的阈值电压是负值。由于NMOS管的阈值电压是正的,PMOS的阈值电压是负的,所以工程师们通常会去掉阈值电压前面的符号。一个工程师可能说,"PMOS Vt从0.6V上升到0.7V", 实际上PMOS的Vt是从-0.6V下降到-0.7V。
三 主要参数
1.开启电压VT
·开启电压(又称阈值电压):使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压;
·
的N沟道MOS管,VT约为3~6V;
·通过工艺上的改进,可以使MOS管的VT值降到2~3V。
2. 直流输入电阻RGS
·即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比
·这一特性有时以流过栅极的栅流表示
·MOS管的RGS可以很容易地超过1010Ω。
3. 漏源击穿电压BVDS
·在VGS=0(增强型)的条件下 ,在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS
·ID剧增的原因有下列两个方面:
(1)漏极附近耗尽层的雪崩击穿
(2)漏源极间的穿通击穿
·有些MOS管中,其沟道长度较短,不断增加VDS会使漏区的耗尽层一直扩展到源区,使沟道长度为零,即产生漏源间的穿通,穿通后,源区中的多数载流子,将直接受耗尽层电场的吸引,到达漏区,产生大的ID
4. 栅源击穿电压BVGS
·在增加栅源电压过程中,使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS,称为栅源击穿电压BVGS。
5. 低频跨导gm
·在VDS为某一固定数值的条件下 ,漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导
·gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力
·是表征MOS管放大能力的一个重要参数
·一般在十分之几至几mA/V的范围内
6. 导通电阻RON
·导通电阻RON说明了VDS对ID的影响 ,是漏极特性某一点切线的斜率的倒数
·在饱和区,ID几乎不随VDS改变,RON的数值很大,一般在几十千欧到几百千欧之间
·由于在数字电路中 ,MOS管导通时经常工作在VDS=0的状态下,所以这时的导通电阻RON可用原点的RON来近似
·对一般的MOS管而言,RON的数值在几百欧以内
7. 极间电容
·三个电极之间都存在着极间电容:栅源电容CGS 、栅漏电容CGD和漏源电容CDS
·CGS和CGD约为1~3pF
·CDS约在0.1~1pF之间
8. 低频噪声系数NF
·噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的
·由于它的存在,就使一个放大器即便在没有信号输人时,在输出端也出现不规则的电压或电流变化
·噪声性能的大小通常用噪声系数NF来表示,它的单位为分贝(dB)
·这个数值越小,代表管子所产生的噪声越小
·低频噪声系数是在低频范围内测出的噪声系数
·场效应管的噪声系数约为几个分贝,它比双极性三极管的要小
四 发热分析
做电源设计,或者做驱动方面的电路,难免要用到MOS管。MOS管有很多种类,也有很多作用。做电源或者驱动的使用,当然就是用它的开关作用。
无论N型或者P型MOS管,其工作原理本质是一样的。MOS管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。MOS管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性,不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应,因此在开关应用中,MOS管的开关速度应该比三极管快。其主要原理如图:图1。
MOS管的工作原理
图1 MOS管的工作原理
我们在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,如图2漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。
NMOS管的开路漏极电路
图2 NMOS管的开路漏极电路
在开关电源应用方面,这种应用需要MOS管定期导通和关断。比如,DC-DC电源中常用的基本降压转换器依赖两个MOS管来执行开关功能,这些开关交替在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。我们常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。在正常工作期间,MOS管只相当于一个导体。因此,我们电路或者电源设计人员最关心的是MOS的最小传导损耗。
我们经常看MOS管的PDF参数,MOS管制造商采用RDS(ON)参数来定义导通阻抗,对开关应用来说,RDS(ON)也是最重要的器件特性。数据手册定义RDS(ON)与栅极(或驱动)电压VGS以及流经开关的电流有关,但对于充分的栅极驱动,RDS(ON)是一个相对静态参数。一直处于导通的MOS管很容易发热。另外,慢慢升高的结温也会导致RDS(ON)的增加。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,其定义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的定义是结到管壳的热阻抗。
其发热情况有:
1.电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。
2.频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了。
3.没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片。
4.MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。
五 常见型号
型号 电压/电流 封装
2N7000 60V,0.115A TO-92
2N7002 60V,0.2A SOT-23
IRF510A 100V,5.6A TO-220
IRF520A 100V,9.2A TO-220
IRF530A 100V,14A TO-220
IRF540A 100V,28A TO-220
IRF610A 200V,3.3A TO-220
IRF620A 200V,5A TO-220
IRF630A 200V,9A TO-220
IRF634A 250V,8.1A TO-220
IRF640A 200V,18A TO-220
IRF644A 250V,14A TO-220
IRF650A 200V,28A TO-220
IRF654A 250V,21A TO-220
IRF720A 400V,3.3A TO-220
IRF730A 400V,5.5A TO-220
IRF740A 400V,10A TO-220
IRF750A 400V,15A TO-220
IRF820A 500V,2.5A TO-220
IRF830A 500V,4.5A TO-220
IRF840A 500V,8A TO-220
IRFP150A 100V,43A TO-3P
IRFP250A 200V,32A TO-3P
IRFP450A 500V,14A TO-3P
IRFR024A 60V,15A D-PAK
IRFR120A 100V,8.4A D-PAK
IRFR214A 250V,2.2A D-PAK
IRFR220A 200V,4.6A D-PAK
IRFR224A 250V,3.8A D-PAK
IRFR310A 400V,1.7A D-PAK