MOS管选型的全面指南

在电子电路设计中，MOS管的选型是至关重要的一环。正确选择MOS管不仅能确保电路的高效稳定运行，还能有效控制成本。以下将从多个方面为您详细介绍MOS管的选型方法。

一、场效应管分类

场效应管分为结型（JFET）和金属-氧化物-半导体型（MOSFET）两种类型。JFET在实际中几乎不用，而MOSFET应用广泛，一般称MOS管。MOS管主要有两种结构形式：N沟道型和P沟道型。根据场效应原理的不同，又分为耗尽型和增强型两种。MOS管可以被制造成P沟道增强型、P沟道耗尽型、N沟道增强型、N沟道耗尽型4种类型产品。在主板上，增强型MOS管使用最多，其中NMOS多用于信号控制，PMOS多用于电源开关等方面，耗尽型几乎不用。

二、N 和 P 沟道的区分

每一个MOS管都提供有三个电极：Gate栅极（表示为“G”）、Source源极（表示为“S”）、Drain漏极（表示为“D”）。接线时，对于N沟道的电源输入为D，输出为S；P沟道的电源输入为S，输出为D；且增强型、耗尽型的接法基本一样。红色箭头指向G极的为NMOS，箭头背向G极的为PMOS。

三、寄生二极管

由于生产工艺，一般的MOS管会有一个寄生二极管，有的也叫体二极管。NMOS的寄生二极管是由S极→D极，PMOS的是由D极→S极。寄生二极管和普通二极管一样，正接会导通，反接截止。在某些应用场合，也会选择走体二极管，以降低DS之间的压降，但要关注体二极管的过电流能力。

四、选型步骤

1. 确定N、P沟道的选择 在典型的功率应用中，当一个MOS管接地，而负载连接到干线电压上时，该MOS管就构成了低压侧开关，应采用N沟道MOS管。当MOS管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关，通常采用P沟道MOS管。要选择适合应用的器件，必须确定驱动器件所需的电压，以及在设计中最简易执行的方法。

2. 确定电压 额定电压越大，器件的成本就越高。从成本角度考虑，还需要确定所需的额定电压，即器件所能承受的最大电压。根据实践经验，额定电压应当大于干线电压或总线电压，一般会留出1.2~1.5倍的电压余量，这样才能提供足够的保护，使MOS管不会失效。设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不会失效。不同应用的额定电压也有所不同，例如便携式设备选用20V的MOS管，FPGA电源为20～30V的MOS管，85～220V AC应用时MOS管VDS为450～600V。

3. 确定电流 确定完电压后，接下来要确定的就是MOS管的电流。需根据电路结构来决定，MOS管的额定电流应是负载在所有情况下都能够承受的最大电流。电流的确定需从连续模式和脉冲尖峰两个方面着手。在连续导通模式下，MOS管处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌（或尖峰电流）流过器件。选好额定电流后，还必须计算导通损耗。

4. 考虑导通电阻 MOS管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的导通电阻RDS(ON)所确定，并随温度而显著变化。对MOS管施加的电压VGS越高，RDS(ON)就会越小；反之RDS(ON)就会越高。对系统设计人员来说，这就需要折中权衡。

五、注意参数

1. 选择PMOS还是NMOS NMOS导通电阻小，发热低，允许通过电流大，型号多，成本低，常用于正激、反激、推挽、半桥、全桥等拓扑电路。PMOS型号少，成本高，常用于电源开关电路。

2. 电压 包括漏源极电压Vds，栅源极电压Vgs，栅极导通电压VGS(th)。极限电压：Vgs，Vds。驱动电压：Vgs，尽量越大越好，越大导通电阻Rds(on)越小。栅极导通电压VGS(th)是MOS管开启电压。

3. 电流 持续漏电流Id要大于尖峰电流。通常，尺寸越大，导通电阻Rds(on)越小，允许的Id越大。Id还与Vgs，Vds有关。电压越大，电流越大。

4. 寄生电容 寄生电容越小，开关速率越好。

5. 结温 MOS管工作温度不能大于结温的90%，否则要加散热片。

六、特殊应用场景

1. 低压应用 当使用5V电源，若使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。此时，选用标称gate电压4.5V的MOS管存在风险。同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。

2. 宽电压应用 输入电压并非固定值，会变动，导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压不稳定。为让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，会引起较大的静态功耗。同时，若简单用电阻分压的原理降低gate电压，会出现输入电压高时MOS管工作良好，输入电压降低时gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。

3. 双电压应用 在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压，两个电压采用共地方式连接。这就需要使用一个电路，让低压侧能够有效控制高压侧的MOS管。

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