【应用】方舟微耗尽型MOSFET用于智能变送器，可实现高电压供电，有效抑制浪涌或瞬态干扰

时间： 2022-04-28 来源：方舟微

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近年来，耗尽型MOSFET日益受到重视，广泛应用于固态继电器、“常开”开关、线形运放、恒流源、恒压源和开关电源等，涵盖了家用电器、消费电子、工业控制、汽车电子、电信设施和航空航天等领域。

耗尽型MOSFET分为两种类型：N沟道耗尽型MOSFET，即：导电沟道为N型，参与导电的主要是电子，以及P沟道耗尽型MOSFET，即：导电沟道为P型，参与导电的主要是空穴。由于电子的迁移率远高于空穴，N沟道耗尽型MOSFET具有更强的电流处理能力，得到了更广泛地运用。

当栅极-源极电压V_GS=0V时，其导电沟道即已存在，器件处于开通状态。当栅极-源极电压V_GS<V_GS(OFF)时（N沟道）或V_GS＞V_G_S(OFF)（P 沟道），其导电沟道因沟道中的载流子耗尽而消失，器件处于关断状态。由于在零栅偏时，器件处于导通状态，因此耗尽型器件又称为“常开”（Normally On）器件。图1为N沟道耗尽型MOSFET的示意图。

利用耗尽型MOSFET的亚阈值特性，大家可以很方便地建立一个简单的电压调节器，具有高电压调节范围和稳定的电压输出。也可以组成一个稳定的恒流源。同时，这种电压源或电流源具有极佳的抗干扰能力，能有效地抑制瞬态电压或浪涌电流。

如图2所示，当V_DD增加时，流过电路的电流I_DS增加，导致耗尽型MOSFET源极电位V_S升高，即V_GS绝对值∣V_GS∣增加，并引起器件导电沟道变窄，电流增加减缓。在此过程中负载RL两端的电压V_S无限接近器件的关断电压∣V_GS（OFF）∣，V_S≈∣V_GS（OFF）∣，即V_S钳位在∣V_GS（OFF）∣处，不再随输入电压V_DD的增加而变化。负载RL流过的电流I_L（I_L=V_S/R_L）也不随输入电压V_DD的增加而变化。

其中，BV_DSX为耗尽型MOSFET漏源极之间的击穿电压。

由此可以看出利用耗尽型MOSFET可以组成一个简单稳定的高电压输入的电压调节器或电流源，同时具有极佳的瞬态抑制能力。利用运算放大器或电压基准源，可以很容易实现指定的输出电压。

如图3所示，V_o与V_i具有如下关系：

因此，通过配置R2和R1的组合，可以轻松确定负载的工作电压V_s：

其中， V_GS（OFF）为耗尽型MOSFET的关断电压。

传感器、变送器一般工作在恶劣环境中，使用耗尽型MOSFET，不仅实现高电压供电，而且还能有效抑制浪涌或瞬态干扰，保证系统安全、正常工作。下面，方舟微将以一款常用的智能变送器为例，为大家简要说明耗尽型MOSFET在工业传感器、智能变送器中的典型应用。

在图中，可以选用方舟微推出的DMX1072或DMS4022耗尽型MOSFET，给环路供电型4mA~20mA数模转换电路AD421供电。

方舟微DMX1072采用SOT-89封装，主要参数为：耗散功率1W，耐压100V，饱和电流大于0.7A，导通电阻最大值3Ω，如果直接用在4mA~20mA供电环路中，可支持高达24V的电压输入。

方舟微DMS4022采用SOT-223封装，主要参数为：耗散功率1.5W，耐压400V，饱和电流大于200mA，导通电阻最大值25Ω左右；采用DMS4022，支持高达48V的高电压输入，并同时抑制高达400V的瞬态浪涌，对系统实行有效的过压、过流保护，这对于诸如工业现场、电机控制、变频调速等复杂电磁环境的应用尤为重要。汽车中有许多电机，这些感性负载可能产生高达300V的电压瞬态，因此选择DMS4022能有效地防止瞬态干扰和破坏。

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