mos管也称场效应管，首先考察一个更简单的器件--MOS电容--能更好的理解MOS管。这个器件有两个电极，一个是金属，另一个是extrinsic silicon(外在硅)，他们之间由一薄层二氧化硅分隔开。金属极就是GATE，而半导体端就是backgate或者body。他们之间的绝缘氧化层称为gate dielectric(栅介质)。图示中的器件有一个轻掺杂P型硅做成的backgate。这个MOS 电容的电特性能通过把backgate接地，gate接不同的电压来说明。MOS电容的GATE电位是0V。金属GATE和半导体BACKGATE在WORK FUNCTION上的差异在电介质上产生了一个小电场。在器件中，这个电场使金属极带轻微的正电位，P型硅负电位。这个电场把硅中底层的电子吸引到表面来，它同时把空穴排斥出表面。这个电场太弱了，所以载流子浓度的变化非常小，对器件整体的特性影响也非常小。

当MOS电容的GATE相对于BACKGATE正偏置时发生的情况。穿过GATE DIELECTRIC的电场加强了，有更多的电子从衬底被拉了上来。同时，空穴被排斥出表面。随着GATE电压的升高，会出现表面的电子比空穴多的情况。由于过剩的电子，硅表层看上去就像N型硅。掺杂极性的反转被称为inversion，反转的硅层叫做channel。随着GATE电压的持续不断升高，越来越多的电子在表面积累，channel变成了强反转。Channel形成时的电压被称为阈值电压Vt。当GATE和BACKGATE之间的电压差小于阈值电压时，不会形成channel。当电压差超过阈值电压时，channel就出现了。

MOS管的工作原理

mos管在电路中一般用作电子开关，在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路，漏极原封不动地接负载，叫开路漏极，开路漏极电路中不管负载接多高的电压，都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。

一、MOS管介绍

1、场效应管（FET）主要包括结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MOSFET）；绝缘栅型场效应管包括增强型和耗尽型两种；增强型和耗尽型分别包括N型和P型两种。我们常用的场效应管一般是指增强型绝缘栅型场效应管，简称MOS管。

2、对于较常用的两种MOS管，N型与P型，一般N型管使用场景更为广泛。这是因为制造工艺不同，导致P型管的导通电阻大于N型管，且价格更昂贵。P型管与N型管参数也不容易做到对称，在集成电路中也是一样，因此在例如推挽这种电路中，上升时间与下降时间会存在区别。

3、上图是MOS管等效模型，由于制作工艺问题，在3个管脚之间均存在寄生电容，它影响了MOS的开关特性，具体下面讲解。

4、如上图所示，在DS之间存在一个寄生二极管，叫做体二极管，在集成电路中并不存在。当MOS管驱动感性负载时，体二极管可以作为续流二极管存在，驱动感性负载时很重要。

二、MOS管的特性

1、开关特性。MOS管是压控器件，作为开关时，NMOS只要满足Vgs>Vgs(th)即可导通，PMOS只要满足Vgs

2、开关损耗。MOS的损耗主要包括开关损耗和导通损耗，导通损耗是由于导通后存在导通电阻而产生的，一般导通电阻都很小。开关损耗是在MOS由可变电阻区进入夹断区的过程中，也就是MOS处于恒流区时所产生的损耗。开关损耗远大于导通损耗。减小损耗通常有两个方法，一是缩短开关时间，二是降低开关频率。

3、由压控所导致的的开关特性。由于制作工艺的限制，NMOS的使用场景要远比PMOS广泛，因此在将更适合于高端驱动的PMOS替换成NMOS时便出现了问题。在上图所示的高端驱动中，当MOS导通时，Vs=Vd=Vdd，此时要保持MOS的导通，就需要Vg>Vdd。在功率驱动电路中，MOS经常开关的是电源电压，或者说是系统中最高的电压，此时要保证MOS的导通就需要额外升压提供Vg。

4、在宽电压的应用场景中，栅极的控制电压很多时候是不确定的，为了保证MOS管的安全工作，很多MOS管内置了稳压管来限制栅极的控制电压。当驱动电压大于稳压管电压时，会额外增加管子的功耗。如果栅极控制电压不足时，则会导致管子开关不彻底，也会增加管子功耗。

三、MOS管的驱动

1、图腾柱驱动。上图是标准的图腾柱驱动的电路图，其实图腾柱与推挽原理是一样的，叫法不同而已。使用图腾柱驱动的目的在于给MOS管提供足够的灌电流和拉电流。

2、栅极泄放电阻。在不使用图腾柱驱动时，一般在栅极到地之间加泄放电阻，即上图中的R3。由于栅源之间寄生电容的存在，当栅极的驱动电压拉低时，MOS管并不会立即关断，这个过程不仅影响了MOS的关断速度，同时也增大了MOS的开关损耗。所以增加栅极泄放电阻用以减小寄生电容的影响。在使用图腾柱驱动时，由于PNP管的存在，该电阻可以省略。

3、当低压侧驱动高压侧MOS管时，图腾柱并不能实现功能，因此需要通过自举电路来实现。仔细分析上图，相当于采用两级图腾柱来驱动MOS管。R2、R3可以调整第一级图腾柱的开启电压；Q3、Q4作为第二级图腾柱来驱动MOS管，为其提供足够的电压与电流；R5、R6、Q5形成负反馈，通过改变第一级图腾柱的开启电压，来对MOS管的栅极电压进行控制，使其处于可控范围内，避免出现上一节所讲的宽电压应用环境下的情况。