1. 从两个让人抓狂的电路现象说起搞硬件的人大概都遇到过这种场景手里拿着一颗TO-220封装的MOS管想用它做一个简单的电源开关栅极接上单片机IO口满心期待上电就能导通结果万用表一量漏极和源极之间死活不通。换了一颗同型号的管子还是不通。于是开始怀疑是焊接问题、怀疑是单片机IO口驱动能力不够、怀疑是管子坏了折腾半天最后发现——手里拿的是耗尽型MOS管而电路设计却是按增强型的逻辑来的。反过来也一样。有人拿到一颗耗尽型管子栅极悬空一上电负载就导通了吓得赶紧断电以为是管子击穿短路了。其实人家本来就是“常开”的栅极不加电压的时候沟道就已经存在了。这两个场景我在不同场合见过太多次包括一些做了几年硬件的朋友偶尔也会在选型的时候把这两种管子搞混。根本原因在于大多数教材和资料在讲MOS管的时候把增强型和耗尽型放在一起讲结构图画在一起符号画在一起但偏偏没有把“本质区别”这一层捅破。结果就是很多人记住了“N沟道”“P沟道”却对“增强型”和“耗尽型”的区别只有一个模糊的印象。这篇文章就干一件事把增强型和耗尽型的本质区别彻底讲清楚。从结构、原理、符号、特性曲线到实际选型和电路设计一层一层剥开。不管你是刚入行的硬件新手还是做了几年但一直没彻底搞明白的老手看完之后应该能有一个清晰的认识。2. 先搞清楚MOS管到底是个什么东西2.1 从一个生活类比开始理解MOS管在讲增强型和耗尽型的区别之前有必要先把MOS管的基本工作原理捋一遍。因为“增强”和“耗尽”这两个词本质上描述的就是沟道在什么条件下形成的问题。如果对MOS管的基本结构和工作原理不清楚后面讲区别就是空中楼阁。用一个生活化的类比来理解MOS管。想象一条水渠水渠的两端分别是源极和漏极水渠本身是半导体衬底。正常情况下如果水渠中间有一段是干的没有水水就流不过去。栅极就像是一个水闸的控制手柄你在手柄上施加不同的“压力”电压就能控制水渠中间那一段是干还是湿。对于增强型MOS管来说出厂的时候水渠中间就是干的你必须施加足够的“压力”才能让水渠中间蓄上水沟道才能形成电流才能通过。对于耗尽型MOS管来说出厂的时候水渠中间就已经有水了你不施加压力它也能通如果你施加反向的压力反而可以把水“挤走”让沟道消失。这个类比虽然不严谨但能帮你快速建立起一个直观印象增强型是“默认不通需要开启”耗尽型是“默认通需要关断”。这个核心区别贯穿后面所有的讨论。2.2 MOS管的三个极和基本结构MOS管的三个引脚分别是栅极GateG、漏极DrainD和源极SourceS。对于N沟道MOS管来说源极是电流流入端漏极是电流流出端注意这里说的是N沟道P沟道方向相反。栅极是控制端通过在栅极和源极之间施加电压来控制漏极和源极之间是否导通。从结构上看MOS管的核心是一个金属-氧化物-半导体Metal-Oxide-Semiconductor的叠层结构。栅极下面是二氧化硅绝缘层再下面是半导体衬底。这个绝缘层非常关键它意味着栅极和沟道之间没有直接的电流通路栅极几乎不消耗电流只有极小的漏电流和寄生电容充放电电流。这也是MOS管被称为“电压控制器件”的原因——它靠电压控制不靠电流控制。在N沟道MOS管中源极和漏极都是N型掺杂区衬底是P型。两个N型区之间被P型衬底隔开正常情况下它们之间是不导通的相当于两个背靠背的二极管。要让它们之间导通就需要在P型衬底表面形成一层N型反型层也就是所谓的“沟道”。这个沟道怎么形成就是增强型和耗尽型的分水岭。2.3 阈值电压Vth到底意味着什么阈值电压Vth是理解MOS管最核心的参数之一。它的定义是使半导体表面发生强反型、形成导电沟道所需的最小栅源电压。对于N沟道增强型MOS管Vth是正值。比如一颗常见的IRF540NVth典型值是2V到4V。这意味着你需要在栅极和源极之间施加至少2V到4V的电压才能在P型衬底表面形成N型沟道管子才开始导通。低于这个电压沟道不存在管子截止。对于N沟道耗尽型MOS管Vth是负值。比如经典的2N5457结型场效应管但原理类似它的夹断电压是负的。这意味着即使栅源电压为0V沟道已经存在了管子已经导通了。你需要施加一个负的栅源电压才能把沟道“耗尽”掉让管子截止。这里有一个容易混淆的点阈值电压的正负和管子是N沟道还是P沟道是两个独立的维度。N沟道增强型是正VthN沟道耗尽型是负VthP沟道增强型是负VthP沟道耗尽型是正Vth。这四个组合构成了MOS管选型的基本坐标系。3. 增强型和耗尽型的本质区别到底在哪里3.1 结构上的差异一句话说透增强型和耗尽型在结构上的核心差异在于栅极下方的半导体表面是否已经存在掺杂形成的导电沟道。增强型MOS管的栅极下方在制造时并没有刻意掺杂形成沟道。衬底表面是纯净的P型以N沟道为例两个N型区之间被P型区域隔开。只有当栅极施加足够正电压时电场把P型衬底表面的电子吸引过来形成反型层沟道才出现。这就是“增强”的含义——栅极电压“增强”了表面的导电能力。耗尽型MOS管则不同。在制造过程中栅极下方的半导体表面已经被刻意掺杂形成了一层很薄的N型导电沟道。也就是说管子出厂的时候源极和漏极之间就已经有一条物理上的导电路径了。栅极电压为0的时候这条沟道就存在管子就导通。当你施加负的栅源电压时电场会把沟道中的电子排斥走沟道逐渐变窄直到完全“耗尽”管子才截止。这就是“耗尽”的含义——栅极电压“耗尽”了已有的沟道。用一个更直白的比喻增强型就像一条原本没有路的荒地你需要修路施加电压才能走车耗尽型就像一条已经修好的路你不需要做任何事就能走车但你可以设置路障施加反向电压把路封掉。3.2 符号上的差异看懂电路图的关键MOS管的电路符号是很多人的噩梦因为不同厂商、不同教材画的符号略有差异。但增强型和耗尽型的符号有一个明确的区分标志增强型的符号中沟道线是断开的虚线或三段短线耗尽型的符号中沟道线是连续的实线。具体来说对于N沟道增强型MOS管符号中源极和漏极之间的沟道用三段断开的短线表示暗示“默认没有沟道”。对于N沟道耗尽型MOS管符号中源极和漏极之间的沟道用一条连续的实线表示暗示“默认有沟道”。这个区别在阅读电路图的时候非常关键。如果你看到一个MOS管的符号中间是断开的那它就是增强型栅极不加电压时不导通如果中间是连续的那它就是耗尽型栅极不加电压时已经导通。很多人在看电路图时忽略了这个细节导致对电路工作逻辑的判断完全错误。另外衬底箭头的方向也需要注意。对于N沟道MOS管衬底箭头指向沟道从P指向N对于P沟道MOS管衬底箭头背离沟道。这个箭头方向配合沟道线的断开/连续就能准确判断管子的类型。3.3 特性曲线上的差异转移特性曲线的分水岭转移特性曲线描述的是漏极电流Id与栅源电压Vgs之间的关系。这条曲线是增强型和耗尽型最直观的区别所在。对于N沟道增强型MOS管转移特性曲线从VgsVth开始Id从0逐渐增大。当Vgs小于Vth时Id为0实际上有极小的亚阈值电流但通常忽略。曲线只在Vgs的正半轴出现。对于N沟道耗尽型MOS管转移特性曲线从Vgs0时就已经有Id了这个电流叫饱和漏极电流Idss。当Vgs变负时Id逐渐减小直到Vgs等于夹断电压Vgs(off)时Id降为0。曲线跨越Vgs的正负半轴。这两条曲线的形状类似都是抛物线形但在Vgs轴上的位置不同。增强型的曲线整体在Vgs正半轴耗尽型的曲线整体左移跨过原点延伸到负半轴。如果你把两条曲线画在同一张图上一眼就能看出区别。在实际选型时这个区别决定了你的驱动电路设计。增强型管子需要驱动电路提供正向的开启电压耗尽型管子需要驱动电路提供负向的关断电压如果你需要它关断的话。如果你的驱动电路只能输出0V和5V那用增强型管子就很方便0V关断5V导通用耗尽型管子就麻烦0V导通需要负电压才能关断。3.4 一个容易被忽略的细节体二极管的方向无论是增强型还是耗尽型MOS管内部都存在一个寄生体二极管Body Diode。这个二极管是由源极和衬底之间的PN结形成的。对于N沟道MOS管体二极管的方向是从源极指向漏极阳极在源极阴极在漏极。对于P沟道MOS管方向相反。这个体二极管在增强型和耗尽型中的存在方式是一样的但它在电路中的作用经常被忽略。比如在H桥电路中体二极管可以作为续流二极管使用在电源防反接电路中体二极管会导致意想不到的电流通路。不管你用的是增强型还是耗尽型这个体二极管都在那里不会因为管子类型不同而消失。有一个常见的误区有人认为耗尽型MOS管因为默认导通所以体二极管也默认导通。这是不对的。体二极管是PN结它的导通条件是正向偏置和栅极电压无关。耗尽型MOS管的沟道默认导通但体二极管仍然需要正向偏置才能导通。两者是并联关系但工作机制完全不同。4. 实际电路设计中的选型逻辑和避坑指南4.1 什么时候用增强型什么时候用耗尽型在实际项目中增强型MOS管的使用频率远远高于耗尽型。原因很简单绝大多数数字电路和嵌入式系统的IO口输出都是0V到3.3V或0V到5V的正电压用增强型N沟道MOS管做开关0V关断、5V导通逻辑非常自然。用耗尽型管子反而需要额外的负电压来关断增加了电路复杂度。增强型MOS管的典型应用场景包括单片机IO口驱动继电器或LED的开关电路、DC-DC转换器中的功率开关、电机驱动H桥、电源防反接电路、电平转换电路等。这些场景的共同特点是需要一个“默认关断”的开关由控制信号来决定何时导通。耗尽型MOS管的应用场景相对小众但在某些特定场合有不可替代的优势。比如恒流源电路耗尽型MOS管在栅源电压为0时就有稳定的饱和电流Idss利用这个特性可以做出非常简单的恒流源不需要复杂的基准电压和运放。又比如音频开关电路耗尽型MOS管在栅极不加电压时导通可以用很简单的电路实现音频信号的切换。还有启动电路在一些需要“上电即通”的场合耗尽型管子可以省去额外的启动电路。4.2 驱动电路设计的核心差异增强型N沟道MOS管的驱动逻辑很直观栅源电压大于Vth就导通小于Vth就关断。但在实际设计中有几个关键点需要注意。第一栅极驱动电压不能超过管子的最大栅源电压Vgs(max)。大多数MOS管的Vgs(max)是±20V但也有一些低压管子的Vgs(max)只有±8V甚至更低。如果你用12V驱动一颗Vgs(max)为±8V的管子栅极氧化层会被击穿管子直接报废。我见过有人用24V电源系统直接驱动MOS管没有加任何限压措施上电就炸就是这个原因。第二栅极串联电阻的选择。栅极串联电阻的作用是限制栅极电容的充放电电流控制开关速度抑制振荡。电阻太小开关速度快但容易产生振铃和EMI问题电阻太大开关速度慢但开关损耗增加。对于大多数低频开关应用10Ω到100Ω是一个合理的范围。对于高频开关应用需要根据栅极电荷Qg和驱动电流来计算。第三栅极下拉电阻的必要性。在单片机IO口驱动MOS管的场合单片机在上电复位期间IO口是高阻态栅极电压不确定可能导致MOS管误导通。加一个10kΩ到100kΩ的栅极下拉电阻可以确保在控制信号无效时MOS管可靠关断。这个电阻的阻值不能太小否则会增加驱动电路的静态功耗也不能太大否则下拉效果不明显。对于耗尽型N沟道MOS管驱动逻辑正好反过来栅源电压为0时导通需要施加负电压才能关断。如果你要用单片机控制耗尽型管子就需要一个能输出负电压的驱动电路比如用电荷泵或隔离电源产生负电压。这就增加了电路的复杂度和成本。所以在需要“默认关断”的场合直接用增强型管子更划算。4.3 米勒效应和寄生电容对两种管子的影响米勒效应是MOS管开关过程中的一个重要现象它和管子是增强型还是耗尽型无关但两种管子在实际应用中对米勒效应的敏感程度可能不同。米勒效应的本质是栅极和漏极之间的寄生电容Cgd也叫米勒电容在开关过程中会形成一个反馈通路。当漏极电压快速变化时通过Cgd耦合到栅极导致栅极电压出现一个平台区延长了开关时间增加了开关损耗。对于增强型MOS管在关断过程中漏极电压从低变高通过Cgd耦合到栅极可能使栅极电压升高导致管子误导通。这就是所谓的“米勒平台”问题。解决方法包括增大栅极关断电阻、使用负压关断、在栅极和源极之间加电容等。对于耗尽型MOS管由于它默认导通关断过程需要施加负电压米勒效应的影响方式略有不同。在关断过程中漏极电压变化通过Cgd耦合到栅极可能抵消部分负压导致关断不彻底。所以在用耗尽型管子做开关时负压驱动电路的驱动能力需要足够强才能克服米勒效应的影响。在实际工程中米勒效应导致的误导通是MOS管烧毁的常见原因之一。特别是在H桥电路中上下两个管子交替导通如果米勒效应导致本该关断的管子误导通就会形成直通短路瞬间大电流烧毁管子。这个问题在增强型管子中更常见因为增强型管子的关断电压是0V米勒效应很容易把栅极电压抬升到Vth以上。耗尽型管子需要负压关断米勒效应要把栅极电压从负压抬升到Vth以上需要的耦合能量更大相对不容易发生。4.4 开尔文接法一个提升开关性能的实用技巧开尔文接法Kelvin Connection是一种在MOS管驱动电路中常用的技巧它的核心思想是把源极的功率回路和驱动回路分开走线。在常规接法中驱动电路的参考地是和MOS管的源极引脚共用的。当MOS管导通时漏极电流流过源极引脚引脚上的寄生电感会产生压降导致驱动电路的实际栅源电压低于预期值影响开关速度。在大电流场合这个压降可能达到几百毫伏甚至更高。开尔文接法的做法是从MOS管的源极引脚单独引出一根线作为驱动电路的参考地这根线上不流过功率电流只流过驱动电流几乎为零。这样驱动电路看到的源极电位就是管子内部的真实源极电位不受功率回路寄生电感的影响。这个技巧在低压大电流的同步整流电路中特别有用。比如12V转1V的DC-DC转换器输出电流几十安培源极引脚的寄生电感产生的压降可能达到几百毫伏严重影响驱动效果。采用开尔文接法后驱动电压更准确开关损耗明显降低。需要注意的是开尔文接法要求MOS管有独立的源极驱动引脚比如TO-247四脚封装或者至少在PCB布局上把驱动地和功率地分开走线最后在管子源极引脚处单点连接。如果PCB布局做不到这一点开尔文接法的效果会大打折扣。5. 常见问题与排查技巧实录5.1 上电就导通是管子坏了吗这是耗尽型MOS管最容易被误解的地方。如果你拿到一颗管子栅极悬空上电后漏极和源极之间就导通了第一反应可能是管子击穿了。但先别急着下结论查一下型号手册确认一下是增强型还是耗尽型。如果是耗尽型栅极悬空时导通是正常现象。要让它关断需要在栅极和源极之间施加负电压对于N沟道耗尽型。如果你不需要这个“默认导通”的特性换一颗增强型管子就行了。如果是增强型管子栅极悬空时导通那确实可能是管子坏了。增强型管子栅极悬空时栅极电压不确定可能被寄生电容耦合到Vth以上导致误导通但这种情况通常不稳定用手碰一下栅极可能就关断了。如果稳定导通大概率是管子击穿短路了。5.2 栅极电压够了为什么管子还是不导通这个问题通常有几个原因。第一源极没有正确接地。MOS管的导通条件是栅源电压Vgs大于Vth不是栅极电压大于Vth。如果你把管子放在高边源极不接地栅极电压相对于地是5V但源极电压是12VVgs就是-7V管子当然不导通。高边驱动需要专门的驱动电路比如自举电路或隔离驱动。第二管子是P沟道的。P沟道增强型MOS管的导通条件是栅源电压小于负的Vth即栅极电压比源极电压低足够多。如果你按N沟道的逻辑去驱动P沟道管子当然不导通。第三管子是耗尽型的但你需要它关断。耗尽型管子默认导通如果你施加的栅极电压不够负它可能仍然处于导通状态。你需要查手册确认夹断电压Vgs(off)确保驱动电路能提供足够的负电压。5.3 管子发热严重可能是什么原因MOS管发热严重通常有以下几个原因。第一导通电阻Rds(on)太大。如果你选的管子Rds(on)是100mΩ流过10A电流功耗就是10W不发热才怪。选型时要根据电流大小选择Rds(on)足够小的管子并计算功耗是否在散热能力范围内。第二开关损耗太大。如果管子工作在PWM开关状态开关频率很高但驱动电路的充放电电流不够导致管子长时间处于放大区开关损耗会非常大。解决方法是增大驱动电流、减小栅极电阻、选用Qg更小的管子。第三散热设计不足。即使功耗计算正确如果散热片太小或没有散热片管子结温也会超过最大允许值。TO-220封装的管子不加散热片时热阻大约在60°C/W到80°C/W功耗1W就能让结温升高60°C以上。加散热片后热阻可以降到10°C/W以下。第四米勒效应导致误导通。在H桥或同步整流电路中如果米勒效应导致上下管直通瞬间大电流会让管子急剧发热。用示波器观察栅极电压波形如果看到关断期间有异常的电压尖峰就要考虑米勒效应的影响。5.4 常见问题速查表现象可能原因排查方法解决方案上电即导通栅极悬空耗尽型管子正常行为查手册确认管子类型换增强型或加负压关断栅极加电压但不导通源极未接地或管子是P沟道测量Vgs实际值检查驱动电路参考地管子发热严重Rds(on)大或开关损耗大测导通压降和栅极波形换低Rds(on)管子或优化驱动关断时漏极有尖峰米勒效应或寄生电感示波器观察栅极和漏极波形增大关断电阻或加吸收电路管子频繁烧毁直通短路或过压检查H桥死区时间和Vds应力增加死区时间或换高压管子PWM调速时发热开关频率过高或驱动不足测栅极上升下降时间降低频率或增大驱动电流5.5 几个只有踩过坑才知道的实操心得第一个心得买管子的时候一定要看完整型号。很多管子型号只差一个字母但增强型和耗尽型完全不同。比如2N7000是增强型N沟道MOS管而2N5457是耗尽型N沟道结型场效应管。虽然都是“2N”开头但类型完全不同。在立创或Digi-Key上选型时一定要看数据手册第一页的“Enhancement Mode”或“Depletion Mode”标注。第二个心得耗尽型MOS管在音频开关电路中有独特优势。因为耗尽型管子栅极不加电压时导通可以用一个简单的机械开关或光耦来控制栅极电压实现音频信号的通断。而且MOS管的导通电阻低、线性度好对音频信号的影响很小。这个应用在专业音频设备中很常见。第三个心得做恒流源时耗尽型MOS管比增强型更简单。用增强型MOS管做恒流源需要运放加基准电压加采样电阻电路复杂。用耗尽型MOS管只需要一个源极电阻就能设定恒流值因为管子的Idss是固定的源极电阻上的压降就是Vgs(off)的绝对值电流就等于Vgs(off)/R。这个电路简单到令人发指但精度取决于管子的Idss一致性。第四个心得PCB布局时栅极驱动回路的面积要尽量小。栅极驱动回路的面积越大寄生电感越大开关时产生的振铃越严重。把驱动芯片尽量靠近MOS管栅极驱动回路的走线尽量短而粗可以有效减少振铃和EMI问题。这个经验在开关电源设计中尤其重要。第五个心得测试MOS管时先用低电压小电流试。不要一上来就接满载先用低电压和小电流验证开关逻辑是否正确确认管子能正常导通和关断再逐步增加电压和电流。这样可以避免因为驱动逻辑错误导致管子烧毁。我见过有人直接上24V满载测试结果因为驱动电路设计错误一上电就炸了三颗管子。6. 从选型到验证的完整实操流程6.1 第一步明确需求确定管子类型在选型之前先问自己几个问题。第一我需要一个“默认关断”还是“默认导通”的开关如果是默认关断选增强型如果是默认导通选耗尽型。第二我的控制信号是正电压还是负电压如果只有正电压选增强型N沟道最方便如果需要负电压关断耗尽型也可以考虑。第三我的负载电流和电压是多少根据电流选Rds(on)根据电压选Vds耐压。对于大多数应用场景增强型N沟道MOS管是首选。只有在需要默认导通、或者需要极简恒流源、或者音频开关等特殊场合才考虑耗尽型。6.2 第二步查手册确认关键参数选定管子型号后查数据手册确认以下参数Vds(max)漏源最大电压、Id(max)最大漏极电流、Rds(on)导通电阻、Vgs(th)阈值电压、Qg总栅极电荷、Ciss输入电容、Vgs(max)最大栅源电压。对于增强型管子重点关注Vgs(th)的范围。手册上通常给的是最小值、典型值和最大值。设计驱动电路时要确保在最坏情况下Vgs(th)取最大值也能可靠导通在最坏情况下Vgs(th)取最小值也能可靠关断。对于耗尽型管子重点关注Vgs(off)夹断电压和Idss饱和漏极电流。这两个参数决定了管子的关断条件和默认导通电流。6.3 第三步设计驱动电路并计算参数以增强型N沟道MOS管驱动继电器为例。假设选用IRF540NVgs(th)最大4VQg典型值71nCVgs(max)±20V。单片机IO口输出5V驱动电流20mA。栅极串联电阻Rg的计算驱动电流I Qg / t其中t是期望的开关时间。如果希望开关时间1μsI 71nC / 1μs 71mA。但单片机IO口只能输出20mA所以开关时间会延长到约3.5μs。如果这个速度够用Rg可以取0Ω直接驱动如果不够用需要加驱动芯片。栅极下拉电阻Rpd取10kΩ确保单片机复位期间管子关断。继电器线圈两端加续流二极管防止关断时反向电动势击穿管子。6.4 第四步搭建测试电路并验证先在面包板上搭建测试电路用低电压比如5V和小负载比如LED加限流电阻验证开关逻辑。用万用表测量栅极电压和漏极电压确认管子能正常导通和关断。然后用示波器观察栅极电压波形检查上升时间和下降时间是否符合预期是否有振铃。如果振铃严重增大栅极电阻或加栅极电容。最后逐步增加负载电流和电压观察管子温升。如果温升在可接受范围内说明设计合格。如果温升过高检查Rds(on)和开关损耗必要时换管子或优化散热。6.5 第五步PCB布局和散热设计PCB布局时功率回路漏极到源极的电流路径要尽量短而粗减少寄生电感和电阻。栅极驱动回路要尽量远离功率回路避免耦合干扰。如果管子功耗较大需要加散热片并在管子底部涂导热硅脂。对于TO-220封装的管子如果功耗超过1W建议加散热片。散热片的热阻根据功耗和允许温升来选择。比如功耗2W允许温升50°C需要热阻小于25°C/W的散热片。TO-220不加散热片的热阻约60°C/W加一个小散热片可以降到20°C/W左右。7. 一个真实的恒流源电路设计案例7.1 需求分析和方案选择曾经做过一个LED恒流驱动电路要求恒流值20mA供电电压12V负载是3颗串联的LED正向压降约3V each总压降9V。需要设计一个简单的恒流源成本尽量低。方案选择用耗尽型MOS管做恒流源是最简单的方案。选一颗N沟道耗尽型MOS管比如BSS126Vgs(off)约-1.5VIdss约20mA源极串联一个电阻R栅极接源极Vgs0。管子默认导通电流流过源极电阻产生压降这个压降就是Vgs。当电流增大时源极电压升高Vgs变负管子趋于关断电流减小。最终稳定在Idss附近。恒流值计算I Vgs(off) / R。如果Vgs(off)是-1.5V想要20mA电流R 1.5V / 20mA 75Ω。实际调试时由于管子参数离散性R需要用可调电阻或通过实验确定。7.2 电路搭建和调试过程电路很简单12V电源正极接LED阳极LED阴极接MOS管漏极MOS管源极接电阻R到地栅极接源极。通电后LED亮起用万用表测量电阻R两端的电压调整R的值使电流达到20mA。实测发现BSS126的Vgs(off)实际值约-1.2V用75Ω电阻时电流约16mA。换成56Ω电阻后电流约21mA接近目标值。管子温升很低因为功耗只有(12V-9V)×20mA60mW。这个电路的优点是极其简单只需要一颗管子和一个电阻。缺点是恒流精度受管子参数离散性影响批量生产时需要筛选管子或增加微调电阻。另外管子的Vgs(off)有温度系数温度变化时恒流值会有一定漂移但在LED驱动应用中影响不大。7.3 这个案例带来的经验总结这个案例让我对耗尽型MOS管的实用价值有了新的认识。在很多需要简单恒流源的场合耗尽型管子可以省去运放、基准电压源、采样电路等一堆元件成本可以做到极低。当然精度和温度稳定性不如运放方案但对于LED驱动、电池充电等对精度要求不高的场合完全够用。另外这个案例也说明了一个道理选型的时候不要只盯着增强型管子耗尽型管子在某些特定场合有不可替代的优势。关键是要理解两种管子的本质区别知道什么场合用什么管子。8. 关于MOS管选型的一些个人体会做了这么多年硬件踩过的坑不少关于MOS管选型有几点体会想分享。第一不要凭感觉选管子一定要查手册。我见过太多人凭经验选管子结果Vgs(th)范围没看仔细批量生产时出现部分板子不导通的问题。Vgs(th)是一个范围不是固定值设计时要考虑最坏情况。第二增强型和耗尽型的区别本质上就是“默认状态”的区别。增强型默认关断耗尽型默认导通。理解了这一点很多电路现象就解释得通了。比如为什么耗尽型管子栅极悬空就导通为什么增强型管子需要驱动电路提供开启电压。第三在大多数应用场景中增强型管子是更优选择。因为数字电路的控制信号都是正电压增强型管子的驱动逻辑更自然。耗尽型管子只在需要默认导通或极简恒流源的场合才有优势。第四MOS管的体二极管是一个经常被忽略但非常重要的因素。在H桥、同步整流、电源防反接等电路中体二极管的存在会影响电路的工作逻辑设计时必须考虑进去。第五散热设计是MOS管应用中最容易被低估的环节。很多人只关注电气参数忽略了热设计。实际上MOS管的很多失效都是热失效结温超过最大允许值后管子会迅速损坏。选型时一定要计算功耗设计时一定要考虑散热。最后再分享一个小技巧如果你不确定手里拿的是增强型还是耗尽型管子可以用万用表的二极管档测一下。对于N沟道管子红表笔接源极黑表笔接漏极如果显示一个二极管压降约0.5V到0.7V说明体二极管存在这是正常的。然后用手同时触碰栅极和源极给栅极放电再测漏极和源极之间的电阻。如果电阻很大说明是增强型如果电阻很小说明是耗尽型。这个方法虽然不是百分之百准确但在没有手册的情况下可以快速判断。