方舟微耗尽型MOSFET在工业传感器、智能变送器中的应用

时间： 2024-01-27 来源：方舟微

技术问答

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类型

· N沟道耗尽型MOSFET：导电沟道为N型，参与导电的主要是电子；

· P沟道耗尽型MOSFET：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_GS(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。

图1. N沟道耗尽型MOSFET

耗尽型MOSFET的亚阈值特性

利用耗尽型MOSFET的亚阈值特性，我们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。

图2. N沟道耗尽型MOSFET组成的高电压调节器

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R_L两端的电压V_S无限接近器件的关断电压│V_GS（OFF）│，即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流过的电流等于I_L=V_S/R_L，也不随输入电压V_DD的增加而变化。V_DD的最大值V_DD,_MAX=BV_DSX+│V_GS（OFF）│，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。

图3. 耗尽型MOSFET与运算放大器配合使用

如图3所示，V_o与V_i具有如下关系：

V_o = V_i× ( 1 + R₂/R₁)

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：

V_s=V_o + │V_GS（OFF）│

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，保证系统的安全、正常工作。

可以选择的器件有DMX1072、DMS4022E、DN2530、BSS149等。

典型应用电路

图4. 带HRAT功能的智能变送器典型示意图

在图4中，可以选用方舟微 DMX1027和DMS4022E耗尽型MOSFET，给环路供电型4mA~20mA数模转换电路AD421供电。

DMX1072参数：采用SOT-89封装，耗散功率1W，耐压高达100V，饱和电流大于0.7A，导通电阻最大值2Ω，如果直接用在4mA~20mA供电环路中，可支持高达24V的电压输入。

也可以采用DMS4022E，可支持高达48V的高电压输入。同时能抑制高达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DMS4022E能有效地防止瞬态干扰或破坏。

DMS4022E参数：采用SOT-223封装，耗散功率1.5W，耐压高达400V，饱和电流大于200mA，导通电阻最大值20Ω左右。

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Littelfuse（力特）集成电路选型指南

目录- Products overview Solid State Relays Introduction Gate Drivers Introduction High Voltage Isolated Analog Switches/Optocouplers/MOSFETS Introduction Non-Volatile Digitally Programmable Capacitors/High-voltage LED Drivers Introduction Multifunction Products/Voltage Monitoring & Sensing IC Introduction Solid State/Optically Isolated Power Relays Optically Isolated AC Power Switches Gate Drivers & Linear/Standard Optocouplers Depletion Mode MOSFET and Telecommunication/Multifunction Products Global Lab Capabilities

型号- LF2136BTR,LF2113BTR,IXD_614CI,CPC1225N,IAD110P,CPC1019N,IXD_609PI,ITC135P,CPC1335P,CPC3960Z,TS190PL,IAD110,LAA120,LF2113B,LAA127,PAA150,LAA125,CPC1006N,CPC1018N,LF2101N,PAA190S,CPC3720C,PBB190,LBA127P,LCA120LS,LBA127L,LAA110,CPC1114N,CPC1017N,LBA127S,PLB190S,CPC1394GR,LBB120,PAA191S,LF2104N,LBB126,LBB127,CPC2317N,IXD_602D2,IX4340N,LAA100,CPC1125N,CPC1004N,CPC1016N,PBA150S,CPC1394GV,LAA108,CPC1786J,CPC3710C,LBB110,CPC1966BX8,IXD_630MYI,LF2103N,LBA127LS,LCC120,LCA182,LF2388B,PLA192S,XAA170P,TS190LS,XAA170,LF2190NTR,LF2110B,CPC1393GR,CPC7524,PLA110LS,CPC7695Z,PLA193S,CPC1981Y,IXD_604SIA,CPC1002N,LBA120P,CPC1014N,CPC1135N,LBA120S,PAA191,LBA120L,CPC1788J,PAA190,CPC1393GV,PAA193,CPC1510G,IXD_609SI,LF2113,LF2110,LCB710S,LF2136B,TS117PL,CPC1231N,CPC1001N,CPC1025N,CPC1983B,PAA140LS,CPC1777J,LBB127P,CPC3701C,LOC110,XBB170,IXD_630YI,LOC111,LOC112,LBB127S,PLA190S,CPC1511Y,LOC117,PLA191S,LCA110LS,LBA110L,CPC1983Y,CPC1230N,CPC1963GS,CPC7695B,LBA110S,CPC1972G,TS190,LBA110P,PLB171P,LF2304NTR,LBB126P,LBB126S,CPC3714C,FDA217,XAA170S,CPC1984Y,FDA215,TS120S,LF2136,TS120P,LAA100S,LAA100P,CPC1983YE,LCB716S,LAA100L,LAA120LS,LF2304N,LOC11X,XS170,CPC1593G,CPC2125N,OAA160,IAB110P,LAA110PL,CPC1918J,MXHV9910,LCA182S,CPC1330GR,CPC5622A,LCA129,LCA127,LCA125,CPC1510,CPC1511,CPC1906Y,CPC2017N,LCA120,PAA150P,LCA712S,CPC1907B,PAA150S,LAA110S,NCD2400M,LAA110P,XAA117,LF21904N,LAA110L,ITC117L,TS117LS,PS1201,XCB170,LOC112S,ITC117P,LCA110,LF2103,PAA140L,CPC1908J,LF2110BTR,CPC1560GS,PS2401,LOC111S,CPC1596G,LOC112P,CPC1330G,CPC1560G,LCA220,LCA100,PAA140P,LCA710S,LAA120PL,CPC1560S,PAA140S,CPC1909J,LAA120P,CPC5712U,LAA120L,CPC1593GS,LF2106N,CPC1561B,LOC110S,LOC110P,PAA193S,LOC111P,CPC5603C,OAA160S,OAA160P,FDA217S,LCA715S,LCC110P,CPC3980Z,LCC110S,LCC110,LAA120S,IX4310T,CPC3982T,CPC1943GS,FDA215S,XCA170,CPC5602C,LBA120,OMA160S,LBA127,LCC120S,CPC1106N,CPC1009N,CPC1333G,CPC1563G,LCB127,LCB126,LBA110,IAA110P,ITC137P,LCB120,LCA701S,IXD_604D2,LF21814N,LCB717S,CPC1117N,CPC1008N,CPC1540G,CPC3730C,LF2388BTR,LCB111,LCB110,PLA132S,LCB110S,LAA108S,CPC1727J,CPC1945G,CPC40055ST,LAA108P,PLA160,CPC1945Y,IXD_614SI,LF2104NTR,LCA127LS,XBB170S,CPC1580,XBB170P,PAA110L,CPC1966YX8,XAA117P,CPC1966YX6,XAA117S,LBA710S,LF21064N,PLA170,CPC5712,CPC1593,PAA110P,LF2181N,LF21904NTR,CPC1596,PAA110S,CPC1590,LBA716,LAA125PL,LCB120S,LAA100LS,CPC1393G,PLA140,CPC1705Y,PLA143,LBA710,LCA717S,LF2184N,CPC3909C,PLA140LS,PLA143S,CPC1718J,LCB717,LCB716,CPC1333GR,LCB710,CPC1394G,CPC1706Y,PLA150,IXD_602SI,NCD2100,OMA160,IX4351,LBA110PL,IXD_609SIA,CPC3909Z,LCB126S,PBB190S,LF2184NTR,XS170S,LCA210,CPC1540,LF2190N,IX4427N,IXD_609D2,IX4427M,LBA120LS,LF21844N,CPC1708J,IXD_609CI,LAA127S,CPC1563GS,LAA127P,LAA110LS,CPC1540GS,LAA127L,CPC2907B,LCA110S,CPC1926Y,TS190S,TS190P,CPC2025N,PLA132,TS190L,PLA134,IX4428M,CPC1590P,LCA110L,IX4428N,LAA100PL,CPC1927J,PLA110S,CPC1709J,LAA710,IXD_630MCI,CPC1596GS,PLA134S,PLA110L,CPC5621A,LOC117S,LOC117P,CPC1560,CPC3980,CPC2014N,CPC1563,LF2106NTR,IXD_614YI,LAA125S,PS2601,LAA125P,LCB111S,LAA125L,CPC2330N,CPC1916Y,CPC5620A,LCA120S,PLA110,PAA132S,IX4426M,IX4426N,LCA120L,CPC1580P,LCA100LS,PLA160S,IAA110,PLA172P,ITC117PL,LBA110LS,IX4340UE,CPC1035N,CPC1961G,CPC1779J,CPC9909,LCA125S,PM1204S,LCA210S,LF21844NTR,CPC3703C,LCA125L,PAA110PL,LAA710S,LCA210L,CPC1973Y,LBB120S,CPC1010N,LF2101NTR,CPC1986J,CPC1998J,XCB170S,CPC1964BX6,LBB120P,PLA194S,CPC1510GS,PLA170S,CPC1130N,CPC1972GS,PM1206S,CPC1963G,CPC1390GV,LAA127LS,PLB190,LCA220S,CPC1390GR,PLB150S,IXD_604PI,CPC1976YX6,XCA170S,PD2601,LF21814NTR,CPC1020N,CPC1964B,PLA171P,CPC1961GS,IX4351NEAU,LCB127S,CPC1988J,PM1205S,LCA210LS,IBB110,LCA100S,CPC7514,CPC7512,IXD_609YI,LCA100L,LBB110S,LBB110P,CPC1976Y,PLA140S,PLA140L,CPC1965G,ITC135,ITC137,PD1201,CPC1977J,PAA110,TS120,LCA129S,PBB150S,LF21064NTR,LCA125LS,PBB150P,CPC1965Y,PAA110LS,CPC1030N,CPC3902Z,CPC3708Z,CPC1966B,CPC1978J,CPC5622-EVAL-600R,IXD_630CI,PM1206,PM1205,PM1204,PBB150,CPC1966Y,IX4351NE,LF2181NTR,CPC3708C,PLA150S,CPC1150N,PAA127P,LAA127PL,PAA127S,TS118S,PAA140,CPC1967J,TS118P,CPC1979J,CPC1943G,LAA125LS,LCA717,ITC117,LCA715,LCA712,CPC2030N,LCA710,PAA132,PLB150,LCA127L,PBA150,IXD_602PI,IX4340NE,LCA127S,IAB110,IXD_602SIA,TS117S,LBA716S,LF2103NTR,TS117P,CPC1968J,TS117L,PD2401,LCA701,PLA190,PAA127,PLA191,PLA192,PLA193,IBB110P,PLA194,IXD_614PI,CPC1390G,IXD_604SI,CPC1726Y,TS117,TS118

选型指南 - LITTELFUSE - 0422 PDF 英文下载

如何利用耗尽型MOSFET实现电流调节器

电流镜型电流调节器电流精度高，输出电压范围较窄，电路结构复杂，成本较高。而采用耗尽型MOSFET，可以非常简便地实现电流调节器电路。本文方舟微将介绍如何利用耗尽型MOSFET实现电流调节器。

设计经验发布时间 : 2024-10-09

方舟微耗尽型MOSFET选型表

方舟微提供以下耗尽型MOSFET选型：BVDSS (V)：60-1200，ID (A)：0.01-16，RDSON(Ω) Max.：0.064-1000，提供SOT-223/SOT-89/SOP-8等多种封装，带ESD防护功能。

产品型号	品类	BVDSS (V)	RDSON(Ω) Typ.	ID (A)	VGS (V)	Package
DMZ1511NE	耗尽型MOSFET	150	10~25	0.1	-3.3~-1.5	SOT-23

选型表 - 方舟微立即选型

方舟微（ARK）耗尽型MOSFET/增强型MOSFET/电流调节器选型指南

描述- 成都方舟微电子有限公司成立于2008年，是国内唯一专注耗尽型MOSFET设计的公司。专业从事功率器件的研发、制造与销售,并提供电源管理、电路保护解决方案，ARK可根据客户需求,提供高端定制开发。公司专注于技术创新和应用创新，是以应用为导向不断提升技术水平的行业领军者。以市场需求带动创新研发，以技术发展引导应用升级，是ARK一贯宗旨。产品以集成控制的方式提供具有出众的功率处理和电源管理能力，自主研发的耗尽型MOSFET、SiCFET、PHOTOMOS继电器、IC集成功率器件等系列产品大量用于快充、LED、工业控制、电动汽车、通信电路、物联网、光伏、服务器电源和充电桩等领域。

型号- AKP10M60R,DMD4523E,FTP0P1N15G,DMD12C60EA,AKZ35V15R,DMZ32C15EA,DMD02R50A,DMD8515E,DMZ11C60EA,DMX1072,DMZ61C60EA,AKM120N040T4A,DMX4022E,DMZ25R13EA,DMZ12C15A,DJDO1R120A,DMX25R10EA,DMS04R60A,DMZ25R10EA,DMX11C60EA,FTS10N15G,DMZ1511E,DMS6014E,DMS8550E,DMX5530E,FTZ30P35G,DMX42C10A,AKZ25V15R,DMB16C20A,FTS01N15G,FTF15C35G,AKZ16V15R,DMZ85200E,DMS42C10A,DMX22C40A,FTZ15N35G,DMS22C40A,FTE02P15G,DMZ1520E

选型指南 - 方舟微 - 2024/4/7 PDF 中英文下载

耗尽型MOSFET与JFET的比较

JFET的全称分为结型场效应晶体管，MOSFET的全称为金属氧化物半导体场效应晶体管。耗尽型MOSFET与JFET均属于电压控制型场效应晶体管（FET），场效应晶体管通过电场来控制导电沟道的电导率。应用场景包括RF技术、电路开关、功率控制以及放大电路。

技术探讨发布时间 : 2023-12-08

方舟微（ARK）成立13年来，专业从事功率半导体器件的研发、设计、生产与销售，并提供电源管理、电路保护解决方案，是国内唯一专注耗尽型MOSFET设计的公司。方舟微产品一直从设计、生产工艺、选材等坚持严格的品质管控、严苛的考核标准，使器件具有高品质。

耗尽型MOSFET 增强型MOSFET 保护器件

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初次接触耗尽型 MOSFET 时，怎样避免与增强型 MOSFET 混淆？

常用的区分方法是：1.查阅产品规格书，通过规格书中的介绍和参数定义进行判断。2.可直接在G极浮空的情况下，使用万用表对 MOSFET 的 D-S 导通状态进行测量，若测得 MOSFET的 D-S 为导通状态，且所测阻值约为产品规格书中定义的导通电阻值，则表明该 MOSFET 为耗尽型 MOSFET；若测得 MOSFET 的 D-S 为开路状态，则表明该 MOSFET 为增强型 MOSFET。

技术问答发布时间 : 2024-09-23