MOS模拟开关及其应用|干货分享-KIA MOS管

CMOS模拟开关及其应用

CMOS(互补金属氧化物半导体)集成电路具有微功耗、使用电源电压范围宽和抗干扰能力强等特点。其发展日新月异，应用范围十分广泛。下面就MOS场效应管及CMOS模拟开关作一介绍。

MOS场效应管的工作原理

金属氧化物半导体场效应三极管是通过光刻或扩散的方法，在P型基片(衬底)上制作两个N型区，在N型区上通过铝层引出两个电极，即源极(S)和漏极(D)。

漏源两个扩散区之间的硅表面上生成一层绝缘的氧化膜(二氧化硅)，在氧化膜上也制作一个铝电极，即为栅极(G)， 两个扩散区和P型衬底分别构成PN结。

如果把源极和衬底相连接，并在栅源极间加正电压UGS,就会在衬底表面形成一个导电的反型层，它把漏源两个N扩散区连接起来，成为可以导电的沟道，见图1 (a)。

若在漏源之间也加正电压UDs,则源极与漏极之间将有漏电流ID流通，且ID随UDps的增加而增大。我们把开始有漏电流产生时的电压叫做开启电压UT,把在P型衬底上形成的导电反型层的场效应管叫做N沟道增强型MOS场效应管。

其符号见图1(b)。 MOS场效应管的漏极特性曲线及漏极电流ID随栅极电压UGs变化的特性曲线如图2所示。

CMOS模拟开关集成电路及应用

图6是一种改进了的CMOS开关电路

图7所示是一个具有四个单刀单掷开关的CMOS集成电路。

其中每一个开关都是由图6所示的电路组成的。图中的引出脚①、②相当于图6中的A、B两点，引出脚③相当于图6中的开关S1。

在实际使用中并没有开关S1，而是加上一个幅度相当于电源(+U)的正脉冲。当未加正脉冲时，相当于S1接地(低电位)。开关处于断开状态。当正脉冲到来时，相当于S1接正电压(高电位)，开关处于导通状态。我们称图中的引出脚1和2；3和4；8和9；10和11组成四个CMOS模拟开关。

它们之间的串音很小，其隔控制数字化电路。其中的IC是一个线性放大CMOS开关，用来控制反馈电阻R1、R2、R3及R4是否接入电路。由于控制输入端是低电位时，CMOS开关处于断开状态，故线性放大器的反馈电阻未能接上。

只在控制端为高电位时，因CMOS开关导通而接通反馈电阻网络。如果在控制输入端输入不同的低电位和高电位信号，就可使反馈电阻因不同组合而得到改变。

使用CMOS开关应注意以下几点

(1) CMOS开关与其他CMOS集成电路一样，由于MOS场效应管衬底上的氧化层特别薄，故容易被一定强度的静电荷所击穿。因此在使用时要采取一定的防静电措施，决不能在通电的情况下接插集成电路，否则电路将被损坏。

(2)通过开关的电流，在使用不同电源电压时有所不同。在正常情况下，工作电压为3伏到15伏，电流不超过25亳安或15毫安,不可强行使开关通过更大的电流，否则会影响电路性能以致烧毁开关电路。

(3)不要把控制引出脚悬空。记住CMOS电路设计必须遵循的规则，所有的输入端一定要和相关的地方连接好。

由于控制引出脚在集成电路的内部是与反相器相连的，如果将控制引出脚悬空，使CMOS开关处于不稳定状态，反相器很可能将MOS场效应管偏置到线性工作区。这也有可能使电流剧增而烧环集成电路或其他有关电路。

(4)必须限制输入电压，使输入电压的变化范围不超过电源电压的最大值或低于地。由于CMOS集成电路能够安全工作的电压可到15伏，一般来说不会出现什么问题。在必要的时候可以先减小输入信号，通过开关后再增大信号。

CMOS模拟开关集成电路的种类很多，用途十分广泛，只要掌握了基本原理、性能，必将给我们的工作带来极大的方便。

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