【自学嵌入式：模电】 39. mos管和三极管

39. mos管和三极管

下图是n-mos管（高电压导通，低电压断开）

下图是p-mos管（低电压导通，高电压断开）

mos管耐压值比较高，mos管很省电，mos管是电压控制，三极管是电流控制

MOS管电路示例与原理说明

一、电路截图分析

原始电路（图1）

• 电源：左侧输入+5V，上方输入+24V，下方接地（GND）。
• 器件：包含1个MOS管，负载（圆圈符号，可能为指示灯或其他元件）串联在回路中。
• 连接：+5V通过导线连接MOS管栅极，+24V连接MOS管一端，负载与MOS管、地形成回路。

修改后电路（图2）

• 电源：左侧输入改为+36V，上方仍为+24V，下方接地。
• 器件：MOS管类型或连接方式调整，负载位置与接地逻辑不变。
• 连接：+36V通过导线连接MOS管栅极，+24V与MOS管、负载、地构成新回路。

二、MOS管基本原理

MOS管（金属-氧化物-半导体场效应管）是电压控制型器件，通过栅极（G）与源极（S）之间的电压（$ V_{GS} $）控制漏极（D）与源极之间的导通状态，核心依赖“电场控制沟道”的原理：

1. N沟道MOS（N-MOS）

• 多数载流子：电子（带负电）。
• 导通条件：栅极电压高于源极电压（$ V_{GS} > V_{th} \(，\) V_{th} $为阈值电压，通常为正）。此时，栅极电场吸引电子形成导电沟道，漏极-源极导通。

2. P沟道MOS（P-MOS）

• 多数载流子：空穴（带正电）。
• 导通条件：栅极电压低于源极电压（$ V_{GS} < V_{th} \(，\) V_{th} $通常为负）。此时，栅极电场吸引空穴形成导电沟道，漏极-源极导通。

三、MOS管核心特点

1. 电压控制，而非电流控制
   与三极管（电流控制型，依赖基极电流驱动）不同，MOS管的栅极几乎无电流（栅极-源极是绝缘层，漏电流极小），仅通过电压即可控制导通，简化驱动电路设计。

2. 耐压能力较高
   部分MOS管可承受数百伏电压（如功率MOS管），适用于高压电路场景（需匹配具体型号参数）。

3. 节能（省电）特性
   栅极无持续电流消耗，仅在电压切换瞬间有微小充放电电流，长期运行时功率损耗远低于三极管。

四、电路设计逻辑（基于示例）

• 若图1为P-MOS应用：源极接+24V，栅极接+5V（$ V_{GS} = 5V - 24V = -19V < V_{th} $），满足P-MOS导通条件，负载回路接通。
• 若图2为N-MOS应用：源极接地（或低电位），栅极接+36V（$ V_{GS} = 36V - 0V > V_{th} $），满足N-MOS导通条件，负载回路接通。

通过调整栅极电压与MOS管类型（N/P），可灵活控制高压回路（如+24V）的通断，利用MOS管“电压控制、省电、耐压”的优势实现功能。