1)MCU2 TX發(fā)送高電平(3.3V),此時(shí)Vgs(圖5中1、2引腳電壓差)電壓差約等于0,2N7002截止,2N7002里面的二極管3→2方向不通,此時(shí)MCU1 RX引腳被VCC1上拉為5V。
2)MCU2 TX發(fā)送低電平(0V),此時(shí)Vgs(圖5中1、2引腳電壓差)電壓差約等于3.3V,2N7002導(dǎo)通,2N7002里面的二極管3→2方向不通,VCC1、R1、2N7002里的二極管、MCU2 TX組成一個(gè)回路。2N7002的3引腳被拉低,此時(shí)MCU1 RX為0V。
1、 場(chǎng)效應(yīng)管的源極S、柵極G、漏極D分別對(duì)應(yīng)于三極管的發(fā)射極e、基極b、集電極c,它們的作用相似,圖5(a)所示是N溝道MOS管和NPN型晶體三極管引腳,(b)所示是P溝道MOS管和PNP型晶體三極管引腳對(duì)應(yīng)圖。
圖6
2、 場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制電流器件,由VGS控制ID,普通的晶體三極管是電流控制電流器件,由IB控制IC。MOS管道放大系數(shù)是(跨導(dǎo)gm)當(dāng)柵極電壓改變一伏時(shí)能引起漏極電流變化多少安培。晶體三極管是電流放大系數(shù)(貝塔β)當(dāng)基極電流改變一毫安時(shí)能引起集電極電流變化多少。
3、 場(chǎng)效應(yīng)管柵極和其它電極是絕緣的,不產(chǎn)生電流;而三極管工作時(shí)基極電流IB決定集電極電流IC。因此場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高得多。
4、 場(chǎng)效應(yīng)管只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電;三極管有多數(shù)載流子和少數(shù)載流子兩種載流子參與導(dǎo)電,因少數(shù)載流子濃度受溫度、輻射等因素影響較大,所以場(chǎng)效應(yīng)管比三極管的溫度穩(wěn)定性好。
5、 場(chǎng)效應(yīng)管在源極未與襯底連在一起時(shí),源極和漏極可以互換使用,且特性變化不大,而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時(shí),其特性差異很大,b 值將減小很多。
6、 場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)很小,在低噪聲放大電路的輸入級(jí)及要求信噪比較高的電路中要選用場(chǎng)效應(yīng)管。
7、 場(chǎng)效應(yīng)管和普通晶體三極管均可組成各種放大電路和開(kāi)關(guān)電路,但是場(chǎng)效應(yīng)管制造工藝簡(jiǎn)單,并且又具有普通晶體三極管不能比擬的優(yōu)秀特性,在各種電路及應(yīng)用中正逐步地取代普通晶體三極管,目前的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中,已經(jīng)廣泛的采用場(chǎng)效應(yīng)管。
8、輸入阻抗高,驅(qū)動(dòng)功率小: 由于柵源之間是二氧化硅(SiO2)絕緣層,柵源之間的直流電阻基本上就是SiO2絕緣電阻,一般達(dá)100MΩ左右,交流輸入阻抗基本上就是輸入電容的容抗。
由于輸入阻抗高,對(duì)激勵(lì)信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生壓降,有電壓就可以驅(qū)動(dòng),所以驅(qū)動(dòng)功率極小(靈敏度高)。一般的晶體三極管必需有基極電壓Vb,再產(chǎn)生基極電流Ib,才能驅(qū)動(dòng)集電極電流的產(chǎn)生。晶體三極管的驅(qū)動(dòng)是需要功率的(Vb×Ib)。
9、開(kāi)關(guān)速度快: MOSFET的開(kāi)關(guān)速度和輸入的容性特性的有很大關(guān)系,由于輸入容性特性的存在,使開(kāi)關(guān)的速度變慢,但是在作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用時(shí),可降低驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻,加快開(kāi)關(guān)速度(輸入采用了后述的“灌流電路”驅(qū)動(dòng),加快了容性的充放電的時(shí)間)。
MOSFET只靠多子導(dǎo)電,不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng),因而關(guān)斷過(guò)程非常迅速,開(kāi)關(guān)時(shí)間在10—100ns之間,工作頻率可達(dá)100kHz以上,普通的晶體三極管由于少數(shù)載流子的存儲(chǔ)效應(yīng),使開(kāi)關(guān)總有滯后現(xiàn)象,影響開(kāi)關(guān)速度的提高(目前采用MOS管的開(kāi)關(guān)電源其工作頻率可以輕易的做到100K/S~150K/S,這對(duì)于普通的大功率晶體三極管來(lái)說(shuō)是難以想象的)。
10、無(wú)二次擊穿: 由于普通的功率晶體三極管具有當(dāng)溫度上升就會(huì)導(dǎo)致集電極電流上升(正的溫度~電流特性)的現(xiàn)象,而集電極電流的上升又會(huì)導(dǎo)致溫度進(jìn)一步的上升,溫度進(jìn)一步的上升,更進(jìn)一步的導(dǎo)致集電極電流的上升這一惡性循環(huán)。
而晶體三極管的耐壓VCEO隨管溫度升高是逐步下降,這就形成了管溫繼續(xù)上升、耐壓繼續(xù)下降最終導(dǎo)致晶體三極管的擊穿,這是一種導(dǎo)致電視機(jī)開(kāi)關(guān)電源管和行輸出管損壞率占95%的破壞性的熱電擊穿現(xiàn)象,也稱為二次擊穿現(xiàn)象。
MOS管具有和普通晶體三極管相反的溫度~電流特性,即當(dāng)管溫度(或環(huán)境溫度)上升時(shí),溝道電流IDS反而下降。例如;一只IDS=10A的MOS FET開(kāi)關(guān)管,當(dāng)VGS控制電壓不變時(shí),在250C溫度下IDS=3A,當(dāng)芯片溫度升高為1000C時(shí),IDS降低到2A,這種因溫度上升而導(dǎo)致溝道電流IDS下降的負(fù)溫度電流特性,使之不會(huì)產(chǎn)生惡性循環(huán)而熱擊穿。
也就是MOS管沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象,可見(jiàn)采用MOS管作為開(kāi)關(guān)管,其開(kāi)關(guān)管的損壞率大幅度地降低,近兩年電視機(jī)開(kāi)關(guān)電源采用MOS管代替過(guò)去的普通晶體三極管后,開(kāi)關(guān)管損壞率大大降低也是一個(gè)極好的證明。
11、MOS管導(dǎo)通后其導(dǎo)通特性呈純阻性: 普通晶體三極管在飽和導(dǎo)通時(shí),幾乎是直通,有一個(gè)極低的壓降,稱為飽和壓降,既然有一個(gè)壓降,那么也就是;普通晶體三極管在飽和導(dǎo)通后等效是一個(gè)阻值極小的電阻,但是這個(gè)等效的電阻是一個(gè)非線性的電阻(電阻上的電壓和流過(guò)的電流不能符合歐姆定律),而MOS管作為開(kāi)關(guān)管應(yīng)用,在飽和導(dǎo)通后也存在一個(gè)阻值極小的電阻。
但是這個(gè)電阻等效一個(gè)線性電阻,其電阻的阻值和兩端的電壓降和流過(guò)的電流符合歐姆定律的關(guān)系,電流大壓降就大,電流小壓降就小,導(dǎo)通后既然等效是一個(gè)線性元件,線性元件就可以并聯(lián)應(yīng)用,當(dāng)這樣兩個(gè)電阻并聯(lián)在一起,就有一個(gè)自動(dòng)電流平衡的作用。所以MOS管在一個(gè)管子功率不夠的時(shí)候,可以多管并聯(lián)應(yīng)用,且不必另外增加平衡措施(非線性器件是不能直接并聯(lián)應(yīng)用的)。
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