耗盡型MOSFET在工業(yè)傳感器、智能變送器中的應(yīng)用
近年來，耗盡型MOSFET日益受到重視，廣泛應(yīng)用于固態(tài)繼電器、“常開”開關(guān)、線形運放、恒流源、恒壓源和開關(guān)電源等，涵蓋了家用電器、消費電子、工業(yè)控制、汽車電子、電信設(shè)施和航空航天等領(lǐng)域。
耗盡型MOSFET分為兩種類型：
N溝道耗盡型MOSFET，即：導(dǎo)電溝道為N型，參與導(dǎo)電的主要是電子，以及P溝道耗盡型MOSFET，即:導(dǎo)電溝道為P型，參與導(dǎo)電的主要是空穴。由于電子的遷移率遠高于空穴，N溝道耗盡型MOSFET具有更強的電流處理能力，得到了更廣泛地運用。
當(dāng)柵極-源極電壓Vgs=0V時，其導(dǎo)電溝道即已存在，器件處于開通狀態(tài)。當(dāng)柵極-源極電壓時（N溝道）或VgsSVgspff) (P溝道），其導(dǎo)電溝道因溝道中的載流子耗盡而消失，器件處于關(guān)斷狀態(tài)。由于在零柵偏時，器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此耗盡型器件又稱為“常開”（Normally On)器件。
利用耗盡型MOSFET的亞閾值特性，我們可以很方便地建立一個簡單的電壓調(diào)節(jié)器，具有高電壓調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定的電壓輸出。也可以組成一個穩(wěn)定的恒流源。同時，這種電壓源或電流源具有極佳的抗干擾能力，能有效地抑制瞬態(tài)電壓或浪涌電流。
如圖2所示，當(dāng)VDD增加時，流過電路的電流IDS增加，導(dǎo)致耗盡型MOSFET源極電位VS升高，即VGS絕對值I VGS I增加，并引起器件導(dǎo)電溝道變窄，電流增加減緩。在此過程中負(fù)載Rl兩端的電壓VS無限接近器件的關(guān)斷電壓I VGS (OFF) \ ，VS^ I VGS (OFF)
I，即VS鉗位在I VGS OFF) I處，不再隨輸入電壓VDD的增加而變化。負(fù)載RL流過的電流II (L = VS/RL)也不隨輸入電壓VDD的增加而變化。
Vdd 的最大值 Vddmax =BVdsx + I Vgs (off) I
其中，BVdsx為耗盡型MOSFET漏源極之間的擊穿電壓。由此可以看出利用耗盡型MOSFET可以組成一個簡單穩(wěn)定的高電壓輸入的電壓調(diào)節(jié)器或電流源，同時具有極佳的瞬態(tài)抑制能力。
圖3
利用運算放大器或電壓基準(zhǔn)源，可以很容易實現(xiàn)指定的輸出電壓。
如圖3所示，K與V!具有如下關(guān)系：Vo = Vi X ( 1 + R2/Rj )
因此，通過配置R2和R1的組合，可以輕松確定負(fù)載的工作電壓Vs:Vs =Vo + I Vgs (OFF) I其中，Vgs (off)為耗盡型MOSFET的關(guān)斷電壓。傳感器、變送器一般工作在惡劣環(huán)境中，使用耗盡型MOSFET，不僅實現(xiàn)高電壓供電，而且還能有效抑制浪涌或瞬態(tài)干擾，保證系統(tǒng)安全、正常工作。
下面，以一款常用的智能變送器為例簡要說明耗盡型MOSFET在工業(yè)傳感器、智能變送器中的典型應(yīng)用。
在圖4中，可以選用DMX1072或DMS4022耗盡型MOSFET，給環(huán)路供電型4mA?20mA數(shù)模轉(zhuǎn)換電路AD421供電。DMX1072采用SOT-89封裝，主要參數(shù)為：耗散功率1W，耐壓100V，飽和電流大于0.7A，導(dǎo)通電阻最大值3Q，如果直接用在4mA?20mA供電環(huán)路中，可支持高達24V的電壓輸入。
DMS4022采用SOT-223封裝，主要參數(shù)為：耗散功率1.5W，耐壓400V，飽和電流大于200mA，導(dǎo)通電阻最大值25Q左右。采用DMS4022,支持高達48V的高電壓輸入，并同時抑制高達400V的瞬態(tài)浪涌，對系統(tǒng)實行有效的過壓、過流保護，這對于諸如工業(yè)現(xiàn)場、電機控制、變頻調(diào)速等復(fù)雜電磁環(huán)境的應(yīng)用尤為重要。汽車中有許多電機，這些感性負(fù)載可能產(chǎn)生高達300V的電壓瞬態(tài)，因此選擇DMS4022能有效地防止瞬態(tài)干擾和破壞。