解析耗尽型MOSFET在稳压及过压保护应用中的优势

时间： 2024-08-31 来源：方舟微

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一、耗尽型MOSFET的基本特性

耗尽型MOSFET，与常见的增强型MOSFET不同，它在栅极电压为零时就已经处于导通状态，即沟道已经存在。耗尽型MOSFET在电路设计中具有独特的优势，包括高输入阻抗、低漏电流、可调性和高速性。其工作原理主要基于电场效应，通过改变栅极电压来控制沟道的导电性，从而实现对电流的精确调控。在稳压及过压保护中主要利用耗尽型MOSFET的亚阈值特性。

二、稳压应用中的优势

简化电路设计

图一：耗尽型MOSFET在供电电路中的应用

耗尽型MOSFET在栅极电压为零即导通，这意味着在某些应用中可以省去额外的驱动电路，从而简化电路设计。例如，在实现PWM IC的VCC供电电路中，传统方法使用三极管、功率电阻和齐纳二极管等多颗器件，但这会导致PCB上的热量过高且效率低下。而采用耗尽型MOSFET的方法，可以用一颗器件代替，节省空间，简化电路，减小功耗。

宽泛的直流工作电压范围

图二：LDO应用电路

图三：搭配耗尽型MOSFET应用电路

耗尽型MOSFET具有宽泛的直流工作电压范围（Vin），这使其在稳压应用中更加灵活。如图二中在线性电压调节器中，输入电压可能来自母线电压，存在较大的电压变化，包括电压尖峰。如图三所示耗尽型MOSFET（DMZ6012E）可以通过源极跟随器配置连接，减少电压瞬变，直至达到器件额定电压V_DS的耐受能力。这种配置不仅保护了电路免受浪涌电压的影响，还通过低静态电流实现了最小功耗。

三、过压保护应用中的优势

耗尽型MOSFET在过压保护应用中表现出色。如图四所示，在这种电路中，耗尽型MOSFET与电阻和稳压二极管相结合，利用耗尽型MOSFET的亚阈值特性，通过选择合适的稳压二极管，可以设定一个稳定的输出电压值。当输入电压超过该值时，稳压二极管开始工作，将栅极电压钳制在一定水平，从而限制漏极电流，防止过压对后续电路造成损害。这种电路结构简单，成本低廉，适用于需要过压保护的多种场合。

图四：过压保护电路

某些耗尽型MOSFET产品具有超高的阈值电压参数，如ARK（方舟微）的UltraVt^®系列，这些产品非常适合直接用于各类PWM IC的供电方案中。UltraVt^®超高阈值耗尽型MOSFET系列产品的主要参数如下：

它们既能实现PWM IC在宽电压范围输入下的供电需求，又能有效抑制电路浪涌，为PWM IC提供过压保护。这种高阈值电压特性使得耗尽型MOSFET在高压及宽电压输出条件下具有更高的可靠性和稳定性。典型应用电路（以DMZ1015E为例）如图五：

图五：耗尽型MOSFET稳压应用典型电路

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

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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

方舟微增强型MOSFET选型表

方舟微提供以下耗尽型MOSFET选型参数: 击穿电压（V）:-350~350,额定电流（A）:-15~102，阈值电压(V)：-4.38~5，提供SOT-89/TO-220-3L/SOP-8等多种封装。

产品型号	品类	阈值电压(V)	击穿电压(V)	导通电阻(Ohm)最大值	额定电流(A)	导通电阻(Ohm)典型值	备注	封装形式
FTX30P35G	增强型MOSFET	-1～-3	-350	30	-0.2	18	P Channel MOS	SOT-89