MOS管在電路設計中是比較常見的,按照驅動方式來分的話,有兩種,即:N-MOS管和P-MOS管。MOS管跟三極管的驅動方式有點類似,但又不完全相同,那么今天筆者將會給大家簡單介紹一下N-MOS管和P-MOS管的工作原理,并結合自己實際的應用來給大家分享一下如何來驅動N-MOS管和P-MOS管。
首先,我們先來看一下N-MOS管和P-MOS管分別在電路中的電氣符號:

咋一看上面兩個電氣符號,似乎非常的相似,可能讓很多人都有點傻傻分不清楚。那么,在我們看到電路中出現這些符號的時候,我們要怎么知道究竟是N-MOS管還是P-MOS管呢?
在判斷是N-MOS管還是P-MOS管之前,我們先來學會認識MOS管符號上的三個引腳,究竟哪個引腳是G(基)極、S(源)極和D(漏)極吧,請看下圖:

G(基)極的話,還是很容易區分的,就不用多說什么了,比較難區分的基本就是S(源)極和D(漏)極了,那么,我只需要記住:無論是N-MOS管還是P-MOS管,兩根線相交的就是S(源)極了,剩下的一個單獨引線的那邊,就是D(漏)極了。
接下來,我們就要來區分究竟哪個是N-MOS,哪個是P-MOS了,同樣 ,我們這里只需要看箭頭的方向,并且記住:箭頭指向G極的是N-MOS管,箭頭背向G極的是P-MOS管。

通過了解MOS的相關知識,我們還得到一個知識點,那就是:MOS在制造過程中,會自動形成一個PN結,也就是我們常說的MOS管的“寄生二極管”。那么這個寄生二極管的方向如何判斷呢?同樣,我們記住這兩句話就好了:N-MOS管,寄生二極管的方向是由S極指向D極;P-MOS管,寄生二極管的方向是由D極指向S極。如下圖所示:
關于寄生二極管的方向,還有一種比較簡單的記法,那就是:想象DS邊的三節斷續線是聯通的,不論是N-MOS管還是P-MOS管,中間襯底箭頭方向和寄生二極管的箭頭方向總是一致的,即,要么都由S指向D,要么都由D指向S。
當然咯,前面這些”科普知識”,基本都是來源于教材,大家只要是認真學習過MOS管相關知識的話,相信對MOS管的認識一定會比筆者這里介紹的更深刻。那么,MOS管經常在電路中作為開關來使用,我們該怎么控制呢?
對于N-MOS管來說,它導通條件就是:G極與S極中間的電壓差超過閾值時,D極和S極導通。在實際應用中,一般是將控制信號接到G極,S極則直接接在GND上,從而達到控制N-MOS管的開和關的效果,在D極和S極導通后,導通電阻Rds很小,一般都是幾十毫歐級別,因此,電流導通后,形成的壓降也是很小的。下面這個電路,就是筆者實際應用中用來控制一個小風扇開關的電路,電路中就是使用的N-MOS管來控制風扇的負極,來實現風扇的開和關的效果。
控制端G極接的是一個3.3V單片機的IO口:
當單片機IO口輸出高電平時,MOS管的G極電壓高于S極將近3.3V,此時N-MOS管AO3400A的D極和S極導通。
當單片機IO口輸出低電平時,MOS管的G極電壓也幾乎為0V(GND電壓),此時N-MOS管AO3400A的D極和S極斷開。

在實際應用中,對于電壓比較高的電路,尤其是高于人體安全電壓36V的電路中,往往會用MOS管來控制負載的正極而不是負極,似乎這樣會更安全一些?或許就跟我們的日常家用電器中,大部分是控制火線的通斷來實現對負載的控制道理是一樣的吧。控制電源的正極通斷,我們一般是用P-MOS管來實現,那么P-MOS又該怎么驅動呢?
其實P-MOS管的驅動跟N-MOS管也是有點類似的,P-MOS管的導通條件是:G極與S極中間的電壓差低于閾值時,S極和D極導通。
雖然P-MOS管的驅動原理跟N-MOS管比較類似,但是,兩者之間的驅動電路還是有點差異的,同樣以單片機IO口控制為例,當P-MOS管的S極與D極電壓差異過大時,就不能直接用單片機IO口來控制了,比如,P-MOS管的S極接的是12V電壓,那么:
當單片機IO口輸出高電平時,P-MOS管的G極電壓和S極之間的電壓就是將近-9.7V;
當單片機IO口輸出低電平時,P-MOS管的G極電壓和S極之間的電壓就是將近-12V;
那么,此時對于大部分P-MOS管來說,都是導通的,實現不了關斷的功能。當然,對于S極接3.3V的電壓的話,是不會有什么影響的。但是,為了能適應更多的應用場合,我們必須得考慮這個問題,因此筆者通過對驅動電路的改進,得到了下面這個電路:

這個電路是筆者用來控制制冷片制冷的電路,用了一個N-MOS管和一個P-MOS管來實現,當然,電路中的N-MOS管也用三極管來替代,甚至P-MOS管WSF70P03的G極也可以通過電阻分壓的方式來實現驅動。
但是,筆者之前說了,為了通用性,這里還是選擇N-MOS管或者三極管來作為前級驅動比較合適。這個電路的工作原理也很簡單,關于N-MOS管AO3400A的通斷筆者就不再多說了。當AO3400A導通后,會導致P-MOS管WSP70P03的G極電壓變成接近GND的電壓,從而使得它的S極和G極的電壓差增大為接近12V,從而使得WSP70P03的S極和D極導通。
同理,當AO3400A關斷后,會導致P-MOS管WSP70P03的G極電壓在上拉電阻的作用下上拉至12V,從而使得它的S極和G極的電壓差幾乎為0V,從而使得WSP70P03的S極和D極關斷。
好了,關于N-MOS管和P-MOS管的原理以及基本應用筆者就簡單介紹到這里了,筆者相信,通過這兩個實例,大家對MOS的驅動會有更加深刻的認識,在以后的應用中,就可以針對負載特性,來選擇合適的MOS管驅動了。
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