大部分的教材都會告訴你長長的一段話：

MOS管全稱金屬氧化半導體場效應晶體管，英文名Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，屬于絕緣柵極場效晶體管，以硅片為秤體，利用擴散工藝制作.......有N溝道和P溝道兩個型。不僅如此，它還有兩個兄弟，分別是結型場效應管以及晶體場效應管.......

面對這么大一段話，我不知道你有沒有搞明白，反正我大學里是完全沒有搞明白，學了一個學期就學了個寂寞。

本文拋開教科書上的裹腳布，從應用層面出發來給大家介紹一下MOS管里面最常見也是最容易使用的一種：增強型NMOS管，簡稱NMOS。當你熟悉了這個NMOS的使用之后呢，再回過頭去看這個教材上的內容，我相信就會有不同的體會了。

NMOS的用法 首先來看這么一張簡單的圖，如下，我們可以用手去控制這個開關的開合，以此來控制這個燈光的亮滅。

那如果我們想要用Arduino或者單片機去控制這個燈泡的話呢，就需要使用MOS管來替換掉這個開關了。為了更加符合我們工程的實際使用習慣呢，我們需要把這張圖稍微轉換一下，就像如下圖這樣子。

那這兩張圖是完全等價的，我們可以看到MOS管是有三個端口，也就是有三個引腳，分別是gate，drain和source。只要記住他們分別簡稱g、d、s就可以，如下圖。

我們把單片機的一個IO口接到這個MOS管的gate端口，就可以控制這個燈泡的亮滅了。當然別忘了供電。當這個單片機的IO口輸出為高的時候，NMOS就等效為這個被閉合的開關，指示燈光就會被打開;那輸出為低的時候呢，這個NMOS就等效為這個開關被松開了，那此時這個燈光就被關閉，是不很簡單。

那如果我們不停的切換這個開關，那燈光就會閃爍。如果切換的這個速度再快一點，因為人眼的視覺暫留效應，燈光就不閃爍了。此時我們還能通過調節這個開關的時間來調光，這就是所謂的PWM波調光，以上就是MOS管最經典的用法，它實現了單片機的IO口控制一個功率器件。當然你完全可以把燈泡替換成其他的器件。器件比如說像水泵、電機、電磁鐵這樣的東西。MOS管實現的小玩意，點擊觀看：用MOSFET實現的小玩意兒。

如何選擇NMOS 明白了NMOS的用法之后呢，我們來看一下要如何選擇一個合適的NMOS，也就是NMOS是如何選型的。

那對于一個初學者來說，有四個比較重要的參數需要來關注一下。第一個是封裝，第二個是vgsth，第三個是Rdson上，第四個是Cgs。

封裝比較簡單，它指的就是一個MOS管這個外形和尺寸的種類也有很多。一般來說封裝越大，它能承受的電流也就越大。為了搞明白另外三個參數呢，我們先要來介紹一下NMOS的等效模型，如下圖。

MOS其實可以看成是一個由電壓控制的電阻。這個電壓指的是g、s兩端的電壓差，電阻指的是d、s之間的電阻。這個電阻的大小呢，它會隨著g、s電壓的變化而產生變化。當然它們不是線性對應的關系，實際的關系差不多像這樣的，橫坐標是g、s電壓差。Rds與Vgs關系圖，如下。

縱坐標是電阻的值，當g、s的電壓小于一個特定值的時候呢，電阻基本上是無窮大的。然后這個電壓值大于這個特定值的時候，電阻就接近于零，至于說等于這個值的時候會怎么樣，我們先不用管這個臨界的電壓值，我們稱之為vgsth，也就是打開MOS管需要的g、s電壓，這是每一個MOS管的固有屬性，我們可以在MOS管的數據手冊里面找到它，如下。

顯然vgsth一定要小于這個高電平的電壓值，否則的話就沒有辦法被正常的打開。所以在你選擇這個MOS管的時候，如果你的高電平是對應的5V，那么選3V左右的vgsth是比較合適的。太小的話會因為干擾而誤觸發，太大的話又打不開這個MOS管。

接下來我們再來看看NMOS的第二個重要參數Rdson，剛才有提到NMOS被完全打開的時候，它的電阻接近于零。但是無論多小，它總歸是有一個電阻值的，這就是所謂的Rdson。它指的是NMOS被完全打開之后，d、s之間的電阻值。同樣的你也可以在數據手冊上找到它。這個電阻值當然是越小越好。越小的話呢，它分壓分的少，而且發熱也相對比較低。但實際情況一般Rdson越小，這個NMOS的價格就越高，而且一般對應的體積也會比較大。所以還是要量力而行，選擇恰好合適。

最后說一下Cgs，這個是比較容易被忽視的一個參數，它指的是g跟s之間的寄生電容。所有的NMOS都有，這是一個制造工藝的問題，沒有辦法被避免。

那它會影響到NMOS打開速度，因為加載到gate端的電壓，首先要給這個電容先充電，這就導致了g、s的電壓并不能一下子到達給定的一個數值。

它有一個爬升的過程。當然因為Cgs比較小，所以一般情況下我們感覺不到它的存在。但是當我們把這個時間刻度放大的時候，我們就可以發現這個上升的過程了。對于這個高速的PWM波控制場景是致命的。當PWM波的周期接近于這個爬升時間時，這個波形就會失真。一般來說Cgs大小和Rdson是成反比的關系。Rdson越小，Cgs就越大。所以大家要注意平衡他們之間的關系。

以上就是關于NMOS需要初步掌握的知識了。

原文標題：扔掉教科書，談談MOS管的實際用法

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審核編輯：湯梓紅