大家好,这里是大话硬件。今天这篇文章给大家介绍一个熟悉又陌生的器件。MOSFET,做硬件的肯定都知道。直插封装和器件的symbol如下:
平时MOSFET用的比较多的是增强型的NMOS和PMOS,器件的smybol如下。看到这里你肯定觉得这也太熟悉了,每天都要使用这些器件。
好,那下面这个器件认识吗?停顿一下,不准继续往下看,老实说,你认识吗?
反正我一开始看到这个器件就不认识,是手册中的描述才知道这个N2叫N-channel pass-gate transistor。但是,好吧,还是不懂这到底是什么东西,看着非常像是MOS管,但是毕竟就是不一样,怎么和平时见的不太一样呢?接着问了一下deepseek,它说这是这个NMOS管。
NMOS管在一开始我就贴了几个图,明明长的不一样,怎么就是NMOS管了。这个问题一直困扰我非常久,但是我一直没有忘记这个器件。接着我又看到了类似的器件,它和上面的器件又长得不太一样。老实说,你认识吗?
那这个器件到底是什么器件呢?主要用在什么场合?一起来分析一下这个器件的由来。MOS管内部的结构原理,这里的衬底和S端接在一起,如下图所示:
这时候再来仔细看看这个smybol,的确,中间和S是接在一起的,刚好和上面保持一致。
按照上面的分析,那如果不把衬底body和S源极接在一起,那么是不是就有下面的图
看到这里大家再返回去看看前面的图。这里的衬底B没有和接在一起,而是直接接地了,这就是这篇文章要介绍的器件N-channel pass-gate transistor!
那这个器件是如何工作的呢?在TI的TXS型电平转换文章中描述了这个器件的工作原理。
这个器件的阈值电压为1V,当VGATE=2.2V时,无论是哪边输入,另外一边1.2V以下,输入跟随输出变化,此时器件相当于一个开关,两边相当于直接导通了。当一端电压超过1.2V,另外一端的电压基本不变了,稳定在VGATE-VTH的电阻值。曲线上将这种特性描述得比较清楚。一端的电压在增加,但是另外一端电压不变了。
接着往下分析,MOS管的结构中衬底B和S端接在一起时,内部寄生二极管的方向如下。
因此,在MOS管的smybol上可以看到这个二极管。
现在器件长这样,那这个图应该是什样的?
大话硬件根据MOS管的画法,推断它的smybol是下面这样:
结合上面输入和输出曲线来理解这个Npass gate的工作原理。(1)G栅极,存在一个固定的偏置电压,假设2.2V,(2)当S级或者D级电压为0时,VGS>VT(VGD>VTH)器件导通,S端等于D端电压
(3)当S级电压为1.2V时VGS=VT,器件此时临界关断,S端等于D端电压
(4)当S级电压为3.3V时,VGS<VTH,器件关断,S级电压为3.3V,D端电压还是维持在1.2V
(5)如果要D端电压也变成3.3V,那么需要外部增加电路
现在回头看deepseek的回答,应该能明白是什么原因。
同时,再看TXS型电平转换芯片内部工作原因,就非常明白了!
在搞清楚这个器件以后,博主自己也反思了一下,平时对这些基础的,常见的器件,存在惯性思维,细节的点没有深入到很懂的层面。器件发生了改变,自己的思维没有从器件结构,器件原理和使用特性同步进行转变。在后续的工作中,还得注意细节,要在细节上下功夫,才能完成技术的迭代和改变!
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