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MOS管和三极管控制区别有哪些以及MOS管和三极管在功能上的区别又有哪些呢?

发布时间:2022/12/18 10:13:00

来源:http://www.szinter.com.cn/news901112.html

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答:本文主要讲MOS管和三极管在控制上的区别。我们为什么经常看到在使用单片机I/O口驱动MOS管时,不是使用单片机I/O口直接驱动,而是经过一级三极管,使用三极管驱动MOS管。

三极管和MOS管控制区别

三极管和MOS管在驱动上是有区别的,三极管是电流驱动,而MOS管是电压驱动,三极管的基极驱动电压只要高于Ube的死区电压即可控制三极管导通,硅材料三极管的死区电压一般为0.6V,锗材料三极管的死区电压一般为0.3V,所以控制三极管的电压对于硅材料的三极管来说只要高于0.6V左右即可,而对于锗材料的三极管来说只要高于0.3V左右即可。

而MOS管就不一样了,MOS管是电压型驱动,其驱动电压必须高于其死区电压Ugs的最小值才能导通,不同型号的MOS管其导通的Ugs最小值是不同的,一般为3V~5V左右,最小的也要2.5V,但这也只是刚刚导通,其电流很小,还处于放大区的起始阶段,一般MOS管达到饱和时的驱动电压需6V~10V左右。

三极管和MOS管控制实际应用

了解三极管和MOS管在控制上的区别之后,那么单片机I/O口怎么控制三极管和MOS管呢?单片机一般采用5V或3.3V供电,其I/O口高电平为5V或3.3V,处理器一般讲究低功耗,如今使用3.3V供电的单片机较多,所以其I/O口高电平也只有3.3V。

(1)3.3V的电压足够可以驱动三极管,三极管属于电流驱动,根据I/O口的电压VIO以及限流电阻R1的值可以推算出基极电流,Ib=(VIO-0.6V)/R1,选择不同的电阻R1阻值,可以改变基极电流,只要VIO大于0.6V,想要使三极管工作在饱和区都可以,下图为简单的NPN三极管控制LED指示灯的原理。

(2)MOS管是电压驱动,MOS管开启最低驱动电压为3V~5V左右,不同型号MOS管驱动电压不同,一些小功率MOS管最低驱动电压为2.5V左右,单片机I/O口可以直接驱动,但是此时MOS管处于半导通状态,内阻很大,驱动小电流负载可以这么使用。大电流负载就不可以这么使用了,内阻大,管子的功耗过大,很容易烧毁MOS管。MOS管达到饱和状态所需驱动电压一般为6V~10V左右,3.3V的电压不足以直接驱动MOS管使其饱和。因此,可以在I/O口的输出端加一级三极管,使MOS管的驱动电压变高。举例说明,仅供参考,原理如下图所示。

原理分析:当单片机I/O口为高电平时,NPN三极管Q5导通,直接将N-MOS管控制极G极拉低,MOS管截止,负载不工作;当单片机I/O口为低电平时,NPN三极管Q5截止,电阻R12和R13将24V电源分压得G极电压为:24V*20K/(10K+20K)=8V,MOS管导通并达到饱和状态,负载工作。

总结:三极管为电流驱动,较低的电压就可以驱动三极管,而MOS管为电压驱动,驱动电压较高,单片机I/O口的电压不足以驱动MOS管,所以经常使用三极管作为缓冲改变电压,当然除了使用三极管之外还可以使用光耦等。

MOS管和三极管在功能上的区别

MOS管和三极管在功能上有什么区别?这两种元件本身就可以看作一个基本单元,一个独立的器件,就算拆开外壳,用肉眼也找不出什么差别,从工作原理上理解又謷牙诘屈,这次从一个简单的触摸灯电路来感受一下二者功能上的区别。

这个触摸灯电路如下,图的右下角也说明了这个电路操作过程,如果用手同时触摸MOS管的G极(栅极)和电源正极,那么LED灯就会发光,即使手松开灯也继续亮,至于为什么会这样,可以简单理解为:当G极电位升高后,会在D极(漏极)和S极(源极)之间形成一个导电沟道,这个沟道就相当于一根导线,因此线路导通了。

导通时D极与S极之间的压降也能用万用表量出来,压降接近于0 V,在昨天那篇文章已经介绍过了。

如果用手同时触摸G极和电源负极,那么这个LED灯就会熄灭,之所以会这样,那是因为这个沟道夹断了,理解起来刚好和导通时相反。

那如果把MOS管换成三极管现象还是这样吗?更换的原理图就是下图中右面那个电路,实际上换成三极管,同时触摸三极管基极和电源正极(相当于MOS管的栅极和电源正极)这个LED灯也会亮,不过当手松开后这个LED灯会立马熄灭。

为什么和用MOS管现象不同呢?我们回忆一下三极管工作于放大状态时的条件:发射结正偏,集电结反偏。

如果用手同时触摸基极和电源正极,这两个条件都满足,所以三极管导通了,LED灯也亮了;如果此时送开手,集电结反偏仍然满足,但是发射结正偏已经不满足了,因此三极管会截止,对外表现就是这个LED灯会熄灭。

从这也能感受出来,MOS管确实比三极管好用,确实MOS管与三极管相比有很多优点,例如:

1、MOS管是电压控制性器件,三极管是电流控制性器件,因此MOS管更节能。

2、MOS管只有多数载流子参与导电,三极管中多数载流子和少数载流子都参与导电,因此MOS管热稳定性更好。

3、MOS管灵活性比三极管好。

4、在工艺上MOS管更易于集成。

5、MOS管导通时导通压降小(接近于0 V,而三极管工作于放大状态大于0.3 V)。

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