NMOS與PMOS管的原理及選型

一、原理介紹

如上圖MOS管符號，要注意如果剛學完三極再來看這個會覺得很別扭，記不住，下面與NMOS原理做介紹，PMOS就剛好是相反的。

上圖NMOS管是壓控型器件，VGS電壓大于開啟電壓時，內部溝道在場強的作用下導通，Vgs電壓小于開啟電壓時，內部溝道截止;

Vgs電壓越高，內部場強越大，導通程度越高，導通電阻Ron越小,注意，Vgs電壓不能超過芯片允許的極限電壓;NMOS管一般作為低端驅動器件，源級S接地。

例如：IRLML2502TRPBF 開啟電壓在0.6V ~ 1.2V,但是在4.5V的時候才飽和導通，所以在驅動的時候3.3V的CPU，IO可直接驅動就有可能出現問題。

2、（保護）寄生二極管

使用時，要特別注意內部保護二極管。例如，電源接反時，源級S接到了電源正極，此時通過內部寄生二極管導通，如果電源輸入沒有反接保護，NOMS管有可能燒毀。

2、輸入輸出電容

使用時，要特別注意GS管腳的等效電容Cgs，控制NMOS管的導通與截止，本質上是控制Cgs電容的充放電（但這個電容一般比較?。?；

如果要求NMOS快速導通與截止（高頻時影響較大，IRLML2502TRPBF的，VGS電容為740PF），此時需要驅動源能夠提供足夠大的驅動電流，以提供Cgs電容的瞬間充放電；

如果僅僅作為開關使用，可以串電阻，此時，對驅動源的要求就不高，單片機的IO口(推挽輸出時，可以提供20mA的驅動電流)可以直接驅動。

三、選型

1、常用NMOS型號: SI2312DS、BSS138LT1G、BSH103、CSD17313Q2、IRFR4104TRPBF、IRFS23N20DPBF、IRFS4127TRLPBF、IRFS4229PBF、IRLHM620PBF、IRLML2502TRPBF等，型號很多，可以根據需求合理選擇；

2、選型依據

①、Ids電流，導通電阻Ron越小，允許的Ids越大；

②、開關速率，詳看手冊的打開、保持、關閉時間；

③、Vgs開啟電壓，驅動電壓，極限電壓；

④、Vds極限電壓；

⑤、封裝尺寸；

四、常用實例

1、單片機內部IO口

推挽輸出電路

PMOS低電平導通，NMOS低電平截止 輸出高電平

PMOS高電平截止，NMOS高電平導通，輸出低電平

開漏輸出電路

開漏輸出一般應用在I2C、SMBUS 通訊等需要“線與”功能的總線電路中。除此之外，還用在電平不匹配的場合，如需要輸出5 伏的高電平，就可以在外部接一個上拉電阻，上拉電源為5 伏，并且把GPIO 設置為開漏模式，當輸出高阻態時，由上拉電阻和電源向外輸出5 伏的電平，只要電流夠，就可以驅動繼電器等。

2、IC內部集成電路

上圖 CD4001 IC內部電路介紹一下，左側的其實就是推挽輸出電路對吧，其實也就是一個反向器，對應符號右側的兩個符號，那么上圖8-2推挽輸出電路和此電路是一樣的就可以認為：反向的反向就是同向輸出邏輯器件了，這也是非常常用的邏輯電路，另外所有輸入均采用CMOS保護網絡 管腳對電源和對地加二極管保護。

另外：看一下上圖SRAM的電路，也都是MOS管組成的，反向器，鎖存器，存儲1位數據，原理都是一樣P1,P2,N1,N2,就是下面的兩個交叉的推挽輸出電路,等效兩個相互連接的反向器。

4、防反接電路

設計說明：上圖我就自手繪涂抹了一下（兼職美工）。

1、巧妙利用內部（寄生）保護二極管。上電時，VIN上正下負，通過內部保護二極管，Vgs電壓大于Vth電壓，NMOS管完全導通；

2、R11，R12:電阻分壓，調整Vgs電壓，Vgs電壓盡量大，這樣，Ron越小，壓降越小，損耗越低；設輸入12V,控制VGS電壓：5V~6V，那么R11:5.6K R12:5.1K,可以正常導通。

3、穩壓二極管，防止Vgs電壓超過極限電壓，選型時參照NMOS器件數據手冊啟動電壓選擇,5.1V,或12V的穩壓管。

4、當電源接反時，下正上負，NMOS不導通，有效保護后級電路。

5、學以致用，上圖所示為PMOS管的防反接電路，原理相同的，就不再介紹。

審核編輯：劉清