詳解ON狀態(tài)下的MOSFET和三極管有何區(qū)別？-KIA MOS管

MOSFET是一種在模擬電路和數(shù)字電路中都應(yīng)用的非常廣泛的一種場(chǎng)效晶體管。

一般是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。

G：gate 柵極；S：source 源極；D：drain 漏極。MOS管的source（源極）和drain（耗盡層）是可以對(duì)調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱的。

場(chǎng)效應(yīng)管分為PMOS管（P溝道型）和NMOS（N溝道型）管，屬于絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。

三極管也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。

三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。

三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。

它能夠控制電流的的流動(dòng)，將較小的信號(hào)放大成為幅值較高的電信號(hào)。MOSFET和三極管都有ON狀態(tài)，那么在處于ON狀態(tài)時(shí)，這兩者有什么區(qū)別呢?

MOSFET和三極管，在ON狀態(tài)時(shí)，MOSFET通常用Rds，三極管通常用飽和Vce。那么是否存在能夠反過來的情況，三極管用飽和Rce，而MOSFET用飽和Vds呢?

三極管ON狀態(tài)時(shí)工作于飽和區(qū)，導(dǎo)通電流Ice主要由Ib與Vce決定，由于三極管的基極驅(qū)動(dòng)電流Ib一般不能保持恒定，因而Ice就不能簡單的僅由Vce來決定，即不能采用飽和Rce來表示(因Rce會(huì)變化)。由于飽和狀態(tài)下Vce較小，所以三極管一般用飽和Vce表示。

MOS管在ON狀態(tài)時(shí)工作于線性區(qū)(相當(dāng)于三極管的飽和區(qū))，與三極管相似，電流Ids由Vgs和Vds決定，但MOS管的驅(qū)動(dòng)電壓Vgs一般可保持不變，因而Ids可僅受Vds影響，即在Vgs固定的情況下，導(dǎo)通阻抗Rds基本保持不變，所以MOS管采用Rds方式。

電流可以雙向流過MOSFET的D和S，正是MOSFET這個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，讓同步整流中沒有DCM的概念，能量可以從輸入傳遞到輸出，也可以從輸出返還給輸入。能實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)。

第一點(diǎn)、MOS的D和S既然可以互換，那為什么又定義DS呢?

對(duì)于IC內(nèi)部的MOS管，制造時(shí)肯定是完全對(duì)稱的，定義D和S的目的是為了討論電流流向和計(jì)算的時(shí)候方便。

第二點(diǎn)、既然定義D和S，它們到底有何區(qū)別呢?

對(duì)于功率MOS，有時(shí)候會(huì)因?yàn)樘厥獾膽?yīng)用，比如耐壓或者別的目的，在NMOS的D端做一個(gè)輕摻雜區(qū)耐壓，此時(shí)D,S會(huì)有不同。

第三點(diǎn)、D和S互換之后，MOS表現(xiàn)出來的特性，跟原來有何不同呢?比如Vth、彌勒效應(yīng)、寄生電容、導(dǎo)通電阻、擊穿電壓Vds。

DS互換后，當(dāng)Vgs=0時(shí)，只要Vds>0.7V管子也可以導(dǎo)通,而換之前不能。當(dāng)Vgs>Vth時(shí)，反型層溝道已形成，互換后兩者特性相同。

D和S的確定

我們只是說電流可以從D--to--S ，也可以從S----to---D。但是并不意味著：D和S 這兩個(gè)端子的名字可以互換。

DS溝道的寬度是靠GS電壓控制的。當(dāng)G固定了，誰是S就唯一確定了。

如果將上面確定為S端的，認(rèn)為是D。

將原來是D的認(rèn)為是S ，并且給G和這個(gè)S施加電壓，結(jié)果溝道并不變化，仍然是關(guān)閉的。

當(dāng)Vgs沒有到達(dá)Vth之前，通過驅(qū)動(dòng)電阻R對(duì)Cgs充電，這個(gè)階段的模型就是簡單的RC充電過程。

當(dāng)Vgs充到Vth之后，DS導(dǎo)電溝道開始開啟，Vd開始劇烈下降。按照I=C*dV/dt,寄生電容Cgd有電流流過 方向：G-->D。

按照G接點(diǎn)KCL Igd電流將分流IR，大部分驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)向Igd，留下小部分繼續(xù)流到Cgs。因此，Vgs出現(xiàn)較平坦變化的一小段。這就是miler平臺(tái)。

文章主要介紹了在ON狀態(tài)下，MOSFET和三極管的區(qū)別。并對(duì)其中的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了深入的分析和講解。希望大家在閱讀過本篇文章之后能對(duì)著兩種晶體管在ON狀態(tài)下的區(qū)別的有所了解。

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