近年來(lái)，耗盡型 MOSFET 日益受到重視，廣泛應(yīng)用于固態(tài)繼電器、“常開(kāi)”開(kāi)關(guān)、線(xiàn)形運(yùn)放、恒流源、恒壓源和開(kāi)關(guān)電源等，涵蓋了家用電器、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車(chē)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(lèi)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(yuǎn)高于空穴，N 溝道耗盡型 MOSFET 具有更強(qiáng)的電流處理能力，得到了更廣泛地運(yùn)用。

當(dāng)柵極-源極電壓 VGS=0V 時(shí)，其導(dǎo)電溝道即已存在，器件處于開(kāi)通狀態(tài)。當(dāng)柵極- 源極電壓 VGSVGS(OFF)（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(shí)，器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此耗盡型器件又稱(chēng)為“常開(kāi)”（Normally On）器件。圖 1 為 N 溝道耗盡型 MOSFET 的示意圖。

圖 1. N 溝道耗盡型 MOSFET 示意圖

利用耗盡型 MOSFET 的亞閾值特性，我們可以很方便地建立一個(gè)簡(jiǎn)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(gè)穩(wěn)定的恒流源。同時(shí)， 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。

圖 2. N 溝道耗盡型 MOSFET 組成的高電壓調(diào)節(jié)器示意圖

如圖 2 所示，當(dāng) VDD 增加時(shí)，流過(guò)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(duì)值 ∣ VGS ∣ 增加，并引起器件導(dǎo)電溝道變窄，電流增加減緩。在此過(guò)程中負(fù)載RL 兩端的電壓VS 無(wú)限接近器件的關(guān)斷電壓∣VGS（OFF）∣，VS≈∣VGS（OFF）∣，即 VS 鉗位在∣VGS（OFF）∣處，不再隨輸入電壓 VDD 的增加而變化。負(fù)載 RL 流過(guò)的電流 IL （IL = VS / RL）也不隨輸入電壓 VDD 的增加而變化。

VDD 的最大值 VDD,MAX =BVDSX +∣VGS（OFF）∣

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(gè)簡(jiǎn)單穩(wěn)定的高電壓輸入的電壓調(diào)節(jié)器或電流源，同時(shí)具有極佳的瞬態(tài)抑制能力。

利用運(yùn)算放大器或電壓基準(zhǔn)源，可以很容易實(shí)現(xiàn)指定的輸出電壓。

圖 3. 耗盡型 MOSFET 與運(yùn)算放大器組成的電壓源示意圖

如圖 3 所示，Vo 與 Vi 具有如下關(guān)系：

Vo = Vi × ( 1 + R2/R1 )

因此，通過(guò)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 + ∣VGS（OFF）∣

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(shí)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(jiǎn)要說(shuō)明耗盡型 MOSFET 在工業(yè)傳感器、智能變送器中的典型應(yīng)用。

圖 4. 帶 HART 功能的典型智能變送器示意圖

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 3Ω，如果直接用在 4mA~20mA 供電環(huán)路中，可支持高達(dá) 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 25Ω左右。采用 DMS4022，支持高達(dá) 48V 的高電壓輸入，并同時(shí)抑制高達(dá) 400V 的瞬態(tài)浪涌，對(duì)系統(tǒng)實(shí)行有效的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)，這對(duì)于諸如工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、電機(jī)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(chē)中有許多電機(jī)，這些感性負(fù)載可能產(chǎn)生高達(dá) 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。

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