什麼是MOSFET及其工作原理？
2025-05-08 35018

MOSFET是許多電子設備中用於控制電流的微小零件。它們快速工作，使用很少的功率，非常適合打開或關閉物品。在本文中，您將了解什麼是MOSFET，其工作方式，使用的位置以及如何在簡單的電路中使用。

目錄

圖1。 MOSFET晶體管

MOSFET概述

MOSFET是一種特殊的晶體管，用於控制電路中的電流。它有三個主要部分：源，排水和門。電力從源流向排水管，並且門像是控制該流量是否允許還是阻塞的開關。

圖2。 MOSFET橫截面視圖

在MOSFET內部，有一個很小的通道，該流量發生了，並且柵極使用電壓控制該通道的大小。門通過非常薄的絕緣層與通道分開，因此它不會直接接觸流動的電力。

內部結構包括一個p型基底，具有兩個n型區域的源和排水區域，而門位於氧化物層的頂部。當將電壓施加到門上時，它會在源和排水之間產生一條路徑，從而使電流通過。MOSFET在電子產品中很受歡迎，因為它們快速，可靠並且使用很少的功率。

MOSFET類型

有些MOSFET會熄滅，直到添加電壓為止。其他人已經在打開，需要電壓關閉。它有助於顯示您使用的MOSFET的基本行為。

圖3.增強模式圖

增強模式MOSFET - 通常不將電壓施加到門上時。要打開它們，您需要在門上施加電壓。一旦門獲得正確的電壓，MOSFET允許電流從排水管流到源。這些MOSFET的作用就像開關，直到您發出信號。它們是最常見的類型，通常用於數字電路，交換系統和邏輯門。您可以在N通道和P通道類型中找到增強MOSFET。

耗盡模式MOSFET - 相反，當沒有柵極電壓時，它們通常在上面。如果要停止當前流量，則需要在門上施加電壓以將其關閉。這些MOSFET的工作就像默認情況下啟動的開關一樣，只有在告知時才關閉。它們不像增強類型那樣常見，而是在某些模擬電路，特殊控制系統和正常行為上需要的信號路徑中使用。耗盡模式MOSFET也有N通道和P通道版本。

MOSFET應用

MOSFET用於許多電子設備，因為它們可以快速控制電力，而電力很少。它們可以幫助電路的不同部分順利進行，使它們在日常小工具，車輛和電源系統中有用。以下是MOSFET的常見應用：

•用作開關以打開或關閉電路的一部分。

•在電源和充電器中發現以控制電流。

•用於計算機和手機，芯片和處理器內部。

•有助於音頻系統使聲音更大，更清晰。

•用於控制燈，發動機和電池充電的汽車中。

•在電視，太陽能電池板和其他家用電子產品中發現。

•適合小型和大型信號，因此它們可以在許多設備中工作。

MOSFET切換行為

MOSFET用作電路中的開關，具有兩個主要狀態：打開和關閉。在理想情況下，當MOSFET打開時，它應允許電流通過而不會降低任何電壓。當它關閉時，它應該完全停止電流流動，而沒有洩漏電流和無限電阻。它也應立即在不延遲的情況下立即改變和關閉狀態。

在實際使用中，MOSFET的行為與理想的情況完全不同。打開時，它具有一定的電阻，這會導致較小的電壓下降。關閉時，由於電阻不是無限的，因此仍然存在少量洩漏電流。同樣，它不能立即開關之間和關閉 - 有限制其操作速度的速度。這些實際限制會導致操作過程中的某些功率損失，包括在切換過程中。

實際電路示例：MOSFET作為開關

圖4。 MOSFET作為開關

使用MOSFET的一種常見方法是作為電子開關來控制LED，電動機或燈等設備。例如，N通道增強模式MOSFET可用於打開和關閉燈。在此設置中，排水管連接到燈的一側，源將接地，並且門通過電阻器連接到控制信號。當沒有向門上施加電壓時，MOSFET關閉了，燈會停留。當將正電壓施加到門上（通常取決於MOSFET類型）時，MOSFET打開，使電流從燈從燈經過MOSFET流向地面，因此燈亮了。

由於將MOSFET放置在負載（燈）和接地之間，因此該設置稱為低側開關。它很簡單，可與N通道MOSFET一起使用，並且通常用於基本切換電路。

高方面與低側開關配置

圖5。用BJT和MOSFET的高側和低側開關

當使用MOSFET作為開關時，MOSFET在電路中的位置很重要。這為我們提供了兩個常見的設置：低側開關和高側切換。每個人都有自己的使用，具體取決於您要如何控制電流。

在低側開關中，將MOSFET放置在負載和地面之間。源連接到地面，排水管連接到負載的負面。當您向門上施加正電壓時，MOSFET打開並完成電路接地，從而使電流流經負載。

在高方向開關中，將MOSFET放置在電源和負載之間。排水管連接到電源，源連接到負載的正側。要打開MOSFET，柵極需要比源的電壓更高，這可能需要柵極驅動器電路，尤其是使用N通道MOSFET。

配置	MOSFET位置	最好	需要門電壓	優勢	缺點
低側 交換	之間 負載和地面	N通道 MOSFET	簡單的 （通常為5V – 10V）	容易 使用，無需驅動程序	加載 始終與權力聯繫
高方向 交換	之間 電力和負載	P通道 或N +驅動程序	更高 比負載電壓	斷開連接 完全從電源加載	需要 在大多數情況下

MOSFET操作模式和地區

MOSFET根據其端子的電壓，尤其是閘門電壓（VGS）和排水 - 源電壓（VDS）的不同方式工作。這些行為分為三種主要模式或區域。每個人都顯示MOSFET如何在不同情況下控制電流。

截止區域（關閉） - 在該地區，MOSFET被關閉。當閘門源電壓（VGS）低於閾值電壓（VTH）時，就會發生這種情況。MOSFET內部沒有任何通道形成，因此電流無法從排水管流向源。MOSFET的作用就像在此狀態下的開關。當您要完全阻止電流時，使用此模式。

三座區（線性模式） - 在三極區域中，MOSFET被打開，但行為就像可變電阻器。電流從排水口流到源，電流的量取決於VG和VD。此模式用於需要平滑控制電流的模擬應用程序，例如調光器或音量控件。它稱為“線性”模式，因為MOSFET可以控制多少電流流量。

飽和區域（活動模式） - 在該區域，MOSFET已完全啟用。柵極電壓足夠高，可以允許強大的通道形成，並且電流從排水管到源穩步流動。在此模式下，電流主要取決於VG，而不是VDS。MOSFET的作用就像封閉開關。該區域對於需要穩定電流的放大器和快速開關電路很有用。

結論

MOSFET的結構很簡單，但功能強大。他們在各種電路中的切換，放大和管理信號方面發揮了重要作用。從了解其類型和工作區域到將它們應用於實際的切換設置中，本文已經顯示了多功能和有用的MOSFET的真正多功能和有用的MOSFET。