1.说明
Mos管是一种功率开关器件。
2.MOS管的分类
N型MOS管(N沟道MOS管) 和 P型MOS管(P沟道MOS管)。
3.功率裂变器件
功率裂变指功率放大，譬如三极管，流过基极的电流1mA，但流过C极之后为100mA；譬如Mos管，流过Mos管栅极电流10mA，但流过D极的电流可以为2A；这些器件都实现了功率的放大(电流放大了，等效于功率放大了)。
4.N型MOS管工作原理(重点)
(1)有三个极,G:栅极；D漏极；S：源极。
(2)有一个反向二极管封装在Mos的内部(反向接在DS极之间)，称为体二极管。当Mos管关闭时，极间电容中储存的能量可以通过体二极管流回到D极，对能量进行回收。同时，有大的反向电流流过时，电流也会直接流过该反向二极管，不会对MOS管照成损坏。
(3)N型MOS管的特性(和N型三极管类比)
- N型三极管是通过电流来导通的，即B极有一个大于或等于1mA的电流时，那么CE之间就会导通，并且CE之间的电流大约为100mA，为B极电流的100倍。
- N型MOS管是通过电压导通的，即G极和S极之间有一个大于阈值电压的电压，那么DS就会导通，并且DS之间可以流过的电流非常大(具体的最大电流需要查dataset，譬如AON6244型号的N型MOS管DS能流过的最大的电流为86A)。
- 大多数的MOS管的阈值电压为4点几V，譬如4.5V，当电压小于4.5V时，MOS管不工作或是工作在放大区；只有当G极和S极电压大于4.5V时，MOS管才完全导通。
总结：
N型MOS管通过G极和S极之间的门控电压来控制D极与S极之间的导通(类似于N型三极管)。
5.N型MOS管的一般接法
(1)G级和S级一般会接一个电阻(几k到几百k)，防止静电击穿mos管。
(2)对于高压小电流的MOS管，G级电阻的阻值一般在100R到500R之间，330R用得比较多。
(3)对于低压大电流的MOS管，G极电阻一般在20R到30R，20R用得多。
6.在工程中N型MOS管比P型MOS管用得多的原因
(1)N型MOS管的开关速度比P型快。因为P型MOS管开关慢所以功率损耗就会多，发热量比N型MOS管大。
(2)N型MOS管耐压比P型高，所以在高压应用领域，几乎看不到P型MOS管。
(3)N型MOS管通过电流的能力比P型MOS管强(即N型MOS管能通过的电流更大)。
总结，N型Mos管的特点：速度快，耐压高，电流大。
7.N型MOS管(AON6244)datasheet分析
7.1.标题含义
60V指DS之间最大的正向耐压；N-Channel指N沟道Mos管。
注意：
在选型时要留一定的余量，譬如6244是60V耐压，但可能实际系统中的电压为30V，即给6244留了30V的余量，防止6244过度疲劳。Datasheet中的参数指的都是最大值，在设计电路时，实际值不要大于dataset中参数值即可。
7.2.参数解释
a.D极和S极之间的电压最大为60V，如果给它提供大于60V的电压，该Mos可能不会正常工作。
b.当GS之间的电压为10V时，D和S极之间的电流可以通过85A。
c.当GS之间的电压为10V时，DS之间的电阻小于4.7mΩ，即当该Mos管完全导通时，DS之间的电阻小于4.=7mΩ((相当于MOS管的内阻))。
注：
当DS有一个电流流过时，MOS管的内阻越大，则该MOS管发热和功耗也越大；故AON6244是一个低电压大电流的MOS管；在选型时，该参数很重要，该参数过大，会使Mos管过热。
7.3.外形
表面有一个金属片，用于散热。
7.4.封装
为DFN5×6封装；左边引脚都为地，可以更好散热，而G极是流过小电流的，所以只要占一个引脚即可。
7.5.原理图符号(N型MOS管)
7.6.MOS管的英文简写MOSFET
MOS，metal oxide semiconductor 金属氧化物半导体
FET，field effect transistor 场效应晶体管
7.7.dataset中比较关键的部分/参数
注：在设计时，一般比较关注，VGS、VDS、ID
（1）
- a指DS之间的正向电压不能高于60V。
- b指GS之间的电压差最大为20V（G极接20V，S极接地或G极接-20V，S极接地）。
- c指完全导通时，DS能流过的最大电流；温度越高，能流过的电流最大值会减小。
- d指能DS之间能流过的最大浪涌电流为200A；85A是工作时DS能持续通过的最大电流，200A是工作时DS能瞬间流过的最大电流。
(2)
指Mos管上能承受的最大功率（Mos管内阻×DS之间的电流）。
(3)
- a指该Mos管的到通过电压。
- b指当Mos管导通时，GS之间能通过的浪涌电流为200A。
(4)
上面的三个参数是衡量MOS管性能的重要指标，譬如Mos管的开通速度、关断速度和损耗。
(5)
MOS管门极(G极)到S极之间的电阻。
8.MOS管的结构(以P型为讲解)
在一块N型半导体元件上挖两个槽，槽里面放P型半导体，上图结构的MOS管称为P型MOS管或P沟道MOS管。
8.1 P沟道MOS管/P型MOS管导通特性
当S极电压比D极电压高，并且当S极电压大于G极电压时(达到了阈值电压)，该MOS管导通，电流方向为：S极到D极。
注：P型MOS管和P型三极管的导通特性类似。
9. P型MOS管和N型MOS管的区分方式
9.1.看箭头的方向
画圈的箭头往外指的为P管；箭头往里指的为N管。
为一个P管；
为一个N管。
9.2.看体二极管的接法
体二极管的反向方向(截止方向)和该MOS管D极电流的方向相同的为N管。
10.MOS管极间电容详解
10.1.Ciss电容
Ciss：将D极与S极直接接通，即D极与S极短路，测得的G极与D极电容C1，G极与S极电容C2；将C1和C2并联，得到了Ciss。
说明：
MOS管的开通和断开速度就是由Ciss电容来决定的。
Ciss电容大，则G极电压给Ciss电容充电，充到阈值电压的时间就会更长；同理，MOS管关断时Ciss电容放电时间也会更长。MOS管在正常导通时，MOS管的内阻是很小的，一般为几豪欧；但MOS管关断时的电阻是无穷大的，即在MOS管开通和关断的过程中，MOS管就会发热；故Ciss越小越好。
10.2.Coss电容
如果该电容过大，那么在电压上升或是下降的过程会非常振荡，因为D极和S极之间有一个电阻(MOS管的内阻)，该电阻的阻值在开通和关断的过程中是变化的，当Coss电容通过该电阻进行放电时，会和该电阻(MOS管的内阻)组成了RC振荡电路。
MOS管在开通和关断时波形：
说明：
当MOS管关断时，MOS管的内阻无穷大，即MOS管相当于断路，故a点电压等于D极供电电压60V；当MOS管开通时，MOS管的内阻接近为0Ω，所以a点相当于直接接地，为0V。
10.3.Crss电容
Crss电容是指栅极和漏极之间的电容，被称为反向传输电容/米勒电容，米勒电容的存在会产生米勒效应。
如下图b点供电波形(GS门控电压波形)
a点理想波形
a点实际波形
波形解释：
当GS电压达到阈值电压(a点电压)时，MOS管开始导通，Id电流(DS电流)逐渐增大(在GS电压没有达到阈值电压时，Id为0)；
当Id电流增大到系统需要的最大电流时(譬如R1的阻值为6K，此时Igs能达到的最大电流为1A，有可能在Vgs电压没有达到12V时，Igs已经达到1A)，此时GS电压不会变(譬如5V)，接着信号电压12V会对DG之间的电容(该电容称为米勒电容)充电；
即12V---->G极—>米勒电容—>D极—>地，此时MOS管还没有完全导通。DS电压在逐渐减小(MOS管的内阻随着导通的进行在逐渐减小)，当MOS管的内阻减小到0时，DS之间的电压将不再变化，即MOS管完全导通，此时MOS管由于米勒电容的存在而引起的转移特性结束；GS电压会继续增大直到12V。
GS电压在增大的过程中，由于米勒电容效应，有一段时间是不发生变化的，譬如GS达到5V时出现米勒效应，时间为t(该电压在保持不变的时间段内称为平台电压)。
注意：
- 当DS电流达到系统所需最大电流时，MOS管还没有导通。
- 当MOS管在关断的过程中也会再一次经过平台电压，其特性和开通时一样。
10.4.平台电压对MOS管的影响
在平台电压的这段时间内，MOS管已经能为系统提供最大的电流，但此时MOS管还没有完全导通，即MOS管的内阻还没有完全为0，所以MOS管的发热量会很大，即在平台电压这一时间段，MOS管是最热的。
所以在设计电路的过程中，要尽量让平台电压的时间尽可能短。在选择驱动电压源时，尽可能让该电压高。譬如平台电压是2V，而GS驱动电压又选择为2.5V，那么MOS管完全导通时GS的工作电压是在平台电压附近，此时MOS管发热最大，MOS管最容易坏掉。
所以当平台电压为2V时，可以选择驱动电压为15V。让平台电压的时间很快就过去。
注意：GS之间的电压也不要太高，否则会反向击穿；MOS管GS之间的电压差一般是正负20V，
10.5.降低平台电压时间的方法
(1)尽可能提高GS驱动电压。
(2)尽可能增大GS驱动电压流出的电流，即加大驱动电压的驱动的能力。(在平台电压时间段，DS之间的电流由D极上端电压给负载提供的最大电流和驱动电压对米勒电容的充电电流两部分组成；如果驱动电流更大，那么Ids也会更大，对Cgs充电速度会更快，因为Ids电流很大，当发生达到平台时间时，很大的Ids电流流过米勒电容到达S极，Ids电流会很大，而Ids增大又可以加速MOS管的导通，从而减小了平台电压时间)。
11.N型MOS管的驱动电路
注：用N型MOS管控制直流有刷马达(15V/2A)
11.1.思路
因为MOS管的D极可以流过2A的电流，所以可以将马达直接接在D极然后再接电源；因为GS之间的门控电压决定MOS管是否导通，而开和关控制信号一般是电流信号，所以需要用一个N型三极管，电流控制三极管的开和关，MOS管的G极接三极管的C极。
电路需要实现的逻辑：当输入信号为高时，马达不转；当输入信号为低时，马达转。
11.2.方案一原理图
分析：
该电路实现了对MOS管Q1的开关控制，当R3处有电流流过时，MOS管关断，极间电容可以通过Q2的E极来放电。缺点：在MOS管放电过程中，也有电流通过R1到三极管再到地，有一定的功耗，即上面的电路虽然实现了功能，但会消耗一定的无用功耗。
改进思路：
将R1的阻值加大，使C极的电流很小，这样可以减少无用功率；但是，当Q2截止时，如果R1很大，那么+15V电压通过R1，R2的电流就会很小，即MOS管的G极电流很小，此时MOS管在开和关的过程中工作在平台电压的时间就会增长，MOS管的功耗又加大了。
11.3.方案二原理图
分析：
当Q2导通时，Q1也导通，此时+15V，经过R1，Q1，R4给MOS管提供门控电压，电流也比较大；当Q2截止时，Q1也截止，G极通过R7对地放电。但是，当Q1导通时，电流也会流过R7，也会增加无用功耗；增大R7的阻值，可以减小无用功耗，但G极放电电流又会减小。
改进思路：
方案一原理图有放电快，方案二原理图有供电快，即电流大的特点；可以将上面两个电路的优点组合在一起，实现充电快放电也快的电路。
11.4.方案三原理图
分析：
将方案二和方案三的优点进行组合。绿方框中的是一个将逻辑反向的电路。实现了当R9输入高信号时，马达转；输入低信号时，马达不转；并且该电路通过Q1(Q1的C极有大电流)对MOS管进行导通，通过Q4给G极提供快速放电的回路。
12.电路优化的思路
(1)查看功耗问题，是否有无用功耗产生。
(2)MOS管的开通和关断速度是否很快。
12.1.方案三原理图存在的问题：可能会出现蹿红现象
当输入端电压为0V或是5V时，电路工作没有问题；但是输入信号从0V到5V是需要一段时间的，即输入量是一个模拟量。当输入端电压为1.5V时，Q2没有完全导通，工作在放大状态，Q2的C极与E极之间的电流将为B极的100倍，此时Q1将完全导通；同理，Q5也是工作在放大状态，则Q5C极的电压将会比较高，该电压也可能会导通Q4，此时Q1和Q4同时导通，直接将电源短路，即发生蹿红现象。
12.2.方案四原理图–推挽电路驱动MOS管
输入端波形
分析：
当R1输入端信号为高时，Q4导通，+15V通过Q4给MOS管提供电源，MOS管导通，并且C极的电流很大，因为G极电压没有Q1的B极高，故Q1截止；当输入端信号低时，要关闭MOS管，此时Q4截止，G极通过Q1对地放电，因为是Q1的C极，所以放电电流也很大。
当电压从0V上升到1.5V或7.5V时，G极还是接近于0V，所以Q4会导通，Q1不会导通，+15V通过Q4给MOS管提供门控电压；当电压从15V下降到1.5V或7.5V时，G极为高电压，该电压比Q1基极高，故Q1还是会导通MOS管G极通过Q1对地放电，Q4截止。
12.3.推挽电路的优点
12.2小节图中的电路称为推挽电路，推挽电路常用来驱动MOS管。在任何时刻都只有一个三极管导通，并且提供的电流很大(充电电流和放电电流都很大)。
13.MOS管和三极管作为开关管作用时的区别
(1)三极管是流控流型，通过B极有无电流流过来控制该三极管是否导通；MOS管是压控压型，通过GS之间的电压差是否达到阈值电压来控制该MOS管是否导通。
(2)在大功率情况下，一般使用MOS管；在小功率情况下，一般使用三极管或MOS管，三极管比MOS管的导通和截止功率更大，并且三极管的C极不能流过太大的电流。
(3)当三极管的C极和MOS管的D极都不接负载，直接断路时，如下图
MOS管由于存在平台电压，所以MOS管还是会导通，D极约等于0V；而三极管的C极断路时，是没有电流流过的，所以不管B极是否有高电压，该三极管都不会导通，故C极的电压是不确定的。
14.在G和S极之间加一个下拉电阻的作用
(1)为了防止GS之间的极间电容没有放电回路（如果没有该电阻，因为GS之间一直有电压差，所以该MOS管会一直导通），所以一般会在G极加一个很大的下拉电阻，可以为20K(经验值)。
(2)当有高压静电时，也可以通过该下拉电阻进行放电。
15.MOS管G极加一个电阻R2的作用
由于GS极间电容在通电前没有电荷，当G极一有电流时，在极间电容附近就会产生很高的浪涌电流(类似于往一个没有水的水缸倒水，在水接触水缸底面的时候，水会到处四溅，四溅的水类似于电容产生的浪涌电流)；所以一般需要接一个电阻，来限制住电流的大小。
总结：
当信号源或电源的电流要经过/流到电容或极间电容时，都会在电流到达电容的瞬间产生一个浪涌电流，所以在这样的电路中一般需要加一个电阻，来限制该电流的大小(电流小，产生的浪涌电流也不会太大)。
16.传感器数据的处理思路
传感器输出的一般是电流或电压信号，当电流或电压越强时，表示某种量越大；一般可以使用一个运放将采集的数据进行放大，然后再使用一个比较器将模拟信号转化为数字信号，从而来控制开关管，进行驱动相应的执行器件。譬如PM2.5传感器（2.5表示直径/半径，直径大于2.5的粉尘由于重力最终可以降落到地面上，但是小于2.5的粉尘不会降落到地面上，而是一直漂浮在空气中，对人体有害）。