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MOS管與三極管控制區(qū)別-MOS管與三極管在功能上的區(qū)別
  • 發(fā)布時(shí)間:2020-05-16 17:06:49
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MOS管與三極管控制區(qū)別-MOS管與三極管在功能上的區(qū)別
本文主要講MOS管和三極管在控制上的區(qū)別。我們?yōu)槭裁唇?jīng)??吹皆谑褂脝纹瑱C(jī)I/O口驅(qū)動(dòng)MOS管時(shí),不是使用單片機(jī)I/O口直接驅(qū)動(dòng),而是經(jīng)過一級(jí)三極管,使用三極管驅(qū)動(dòng)MOS管。
MOS管,三極管
三極管和MOS管控制區(qū)別
三極管和MOS管在驅(qū)動(dòng)上是有區(qū)別的,三極管是電流驅(qū)動(dòng),而MOS管是電壓驅(qū)動(dòng),三極管的基極驅(qū)動(dòng)電壓只要高于Ube的死區(qū)電壓即可控制三極管導(dǎo)通,硅材料三極管的死區(qū)電壓一般為0.6V,鍺材料三極管的死區(qū)電壓一般為0.3V,所以控制三極管的電壓對(duì)于硅材料的三極管來說只要高于0.6V左右即可,而對(duì)于鍺材料的三極管來說只要高于0.3V左右即可。
而MOS管就不一樣了,MOS管是電壓型驅(qū)動(dòng),其驅(qū)動(dòng)電壓必須高于其死區(qū)電壓Ugs的最小值才能導(dǎo)通,不同型號(hào)的MOS管其導(dǎo)通的Ugs最小值是不同的,一般為3V~5V左右,最小的也要2.5V,但這也只是剛剛導(dǎo)通,其電流很小,還處于放大區(qū)的起始階段,一般MOS管達(dá)到飽和時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓需6V~10V左右。
三極管和MOS管控制實(shí)際應(yīng)用
了解三極管和MOS管在控制上的區(qū)別之后,那么單片機(jī)I/O口怎么控制三極管和MOS管呢?單片機(jī)一般采用5V或3.3V供電,其I/O口高電平為5V或3.3V,處理器一般講究低功耗,如今使用3.3V供電的單片機(jī)較多,所以其I/O口高電平也只有3.3V。
(1)3.3V的電壓足夠可以驅(qū)動(dòng)三極管,三極管屬于電流驅(qū)動(dòng),根據(jù)I/O口的電壓VIO以及限流電阻R1的值可以推算出基極電流,Ib=(VIO-0.6V)/R1,選擇不同的電阻R1阻值,可以改變基極電流,只要VIO大于0.6V,想要使三極管工作在飽和區(qū)都可以,下圖為簡(jiǎn)單的NPN三極管控制LED指示燈的原理。
MOS管,三極管
(2)MOS管是電壓驅(qū)動(dòng),MOS管開啟最低驅(qū)動(dòng)電壓為3V~5V左右,不同型號(hào)MOS管驅(qū)動(dòng)電壓不同,一些小功率MOS管最低驅(qū)動(dòng)電壓為2.5V左右,單片機(jī)I/O口可以直接驅(qū)動(dòng),但是此時(shí)MOS管處于半導(dǎo)通狀態(tài),內(nèi)阻很大,驅(qū)動(dòng)小電流負(fù)載可以這么使用。大電流負(fù)載就不可以這么使用了,內(nèi)阻大,管子的功耗過大,很容易燒毀MOS管。MOS管達(dá)到飽和狀態(tài)所需驅(qū)動(dòng)電壓一般為6V~10V左右,3.3V的電壓不足以直接驅(qū)動(dòng)MOS管使其飽和。因此,可以在I/O口的輸出端加一級(jí)三極管,使MOS管的驅(qū)動(dòng)電壓變高。舉例說明,僅供參考,原理如下圖所示。
MOS管,三極管
原理分析:當(dāng)單片機(jī)I/O口為高電平時(shí),NPN三極管Q5導(dǎo)通,直接將N-MOS管控制極G極拉低,MOS管截止,負(fù)載不工作;當(dāng)單片機(jī)I/O口為低電平時(shí),NPN三極管Q5截止,電阻R12和R13將24V電源分壓得G極電壓為:24V*20K/(10K+20K)=8V,MOS管導(dǎo)通并達(dá)到飽和狀態(tài),負(fù)載工作。
總結(jié):三極管為電流驅(qū)動(dòng),較低的電壓就可以驅(qū)動(dòng)三極管,而MOS管為電壓驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)電壓較高,單片機(jī)I/O口的電壓不足以驅(qū)動(dòng)MOS管,所以經(jīng)常使用三極管作為緩沖改變電壓,當(dāng)然除了使用三極管之外還可以使用光耦等。
MOS管和三極管在功能上的區(qū)別
MOS管和三極管在功能上有什么區(qū)別?這兩種元件本身就可以看作一個(gè)基本單元,一個(gè)獨(dú)立的器件,就算拆開外殼,用肉眼也找不出什么差別,從工作原理上理解又謷牙詰屈,這次從一個(gè)簡(jiǎn)單的觸摸燈電路來感受一下二者功能上的區(qū)別。
MOS管,三極管
這個(gè)觸摸燈電路如下,圖的右下角也說明了這個(gè)電路操作過程,如果用手同時(shí)觸摸MOS管的G極(柵極)和電源正極,那么LED燈就會(huì)發(fā)光,即使手松開燈也繼續(xù)亮,至于為什么會(huì)這樣,可以簡(jiǎn)單理解為:當(dāng)G極電位升高后,會(huì)在D極(漏極)和S極(源極)之間形成一個(gè)導(dǎo)電溝道,這個(gè)溝道就相當(dāng)于一根導(dǎo)線,因此線路導(dǎo)通了。
MOS管,三極管
導(dǎo)通時(shí)D極與S極之間的壓降也能用萬用表量出來,壓降接近于0 V,在昨天那篇文章已經(jīng)介紹過了。
如果用手同時(shí)觸摸G極和電源負(fù)極,那么這個(gè)LED燈就會(huì)熄滅,之所以會(huì)這樣,那是因?yàn)檫@個(gè)溝道夾斷了,理解起來剛好和導(dǎo)通時(shí)相反。
MOS管,三極管
那如果把MOS管換成三極管現(xiàn)象還是這樣嗎?更換的原理圖就是下圖中右面那個(gè)電路,實(shí)際上換成三極管,同時(shí)觸摸三極管基極和電源正極(相當(dāng)于MOS管的柵極和電源正極)這個(gè)LED燈也會(huì)亮,不過當(dāng)手松開后這個(gè)LED燈會(huì)立馬熄滅。
為什么和用MOS管現(xiàn)象不同呢?我們回憶一下三極管工作于放大狀態(tài)時(shí)的條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。
如果用手同時(shí)觸摸基極和電源正極,這兩個(gè)條件都滿足,所以三極管導(dǎo)通了,LED燈也亮了;如果此時(shí)送開手,集電結(jié)反偏仍然滿足,但是發(fā)射結(jié)正偏已經(jīng)不滿足了,因此三極管會(huì)截止,對(duì)外表現(xiàn)就是這個(gè)LED燈會(huì)熄滅。
MOS管,三極管
從這也能感受出來,MOS管確實(shí)比三極管好用,確實(shí)MOS管與三極管相比有很多優(yōu)點(diǎn),例如:
1、MOS管是電壓控制性器件,三極管是電流控制性器件,因此MOS管更節(jié)能。
2、MOS管只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,三極管中多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與導(dǎo)電,因此MOS管熱穩(wěn)定性更好。
3、MOS管靈活性比三極管好。
4、在工藝上MOS管更易于集成。
5、MOS管導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通壓降?。ń咏? V,而三極管工作于放大狀態(tài)大于0.3 V)。
MOS管,三極管
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