近年来，节能环保理念深入人心，各国家和地区对电子设备能耗都提出了更高的能耗标准，传统的芯片供电电路中，一般是利用电阻限流，稳压二极管稳压。此种方法简单，应用普遍，但也有其一定的缺陷。利用耗尽型MOSFET的亚阈值电压特性，不仅可以很好的起到替代作用，而且性能还优于使用电阻和二极管的供电电路。

耗尽型MOSFET亚阈值电压原理

耗尽型MOSFET在栅极G端和源极S端之间的电压V_GS=0V时，就存在导电沟道，于是：

当V_GS=0V时，只要存在漏源电压V_DS，就有漏极电流I_D存在；当V_GS＞0V时，随着V_GS进一步增大，将使I_D进一步增加；当V_GS＜0时，随着V_GS绝对值的增大使漏极电流ID逐渐减小，直至I_D＝0，此时V_GS称为夹断电压或阈值电压，用符号V_GS(OFF)表示。

亚阈状态是耗尽型MOSFET的一种重要工作状态，这是耗尽型MOSFET的栅极电压V_GS处在阈值电压V_GS(OFF)以上、导电沟道又没有完全关断的一种工作状态，即是V_GS≥V_GS(OFF)。这时还是有一股较小的电流通过器件，该电流即称为亚阈电流，此时栅极电压V_GS被称为亚阈值电压。亚阈电流虽然较小，但是它却能很好地够受到栅极电压的控制，所以亚阈状态的耗尽型MOSFET在低电压、低功耗应用时很有利。

常用的芯片供电电路

传统的芯片供电电路一般是利用电阻限流，稳压二极管稳压，如图1所示。

采用这种芯片供电电路，具有以下弊端：

·使用了2个电子元器件；

·电阻对浪涌电流的抑制效果有限，电流过大还有可能烧毁电阻；

·电阻将消耗大量功率，并且当输入电压上升时，其功耗将进一步上升。

耗尽型MOSFET用于芯片供电电路

图2为耗尽型MOSFET亚阈值电压的应用示意图，用于芯片的供电电路。耗尽型MOSFET的漏极D端接在电路供电端的正极，栅极G端接地，源极S端接芯片电源引脚VCC。利用耗尽型MOSFET的源极S端和栅极G端可将电压钳制在MOSFET的阈值电压附近，以确保能够给芯片提供稳定的电源电压。此时流过耗尽型MOSFET的电流极小，也不会像电阻那样消耗功率，很大程度上降低了电路功耗。

提供给IC的电压V_CC的电流和电压大小与耗尽型MOSFET的参数，以及IC的内阻有直接关系：

式中：I_D为流过器件漏极的电流；I_DSS为耗尽型MOSFET的饱和漏极电流；R为IC的内阻；V_GS(OFF)为耗尽型MOSFET的关断电压。并且：

以ARK（方舟微）的DMZ1521E型器件为例进行计算：

器件的V_GS(OFF)典型值为-6V，I_DSS典型值为0.6A，以IC的内阻为2kΩ进行计算，可以得到提供给IC的电压V_CC为5.6V左右。

总体来说，采用耗尽型MOSFET为IC提供电源具有以下优势：

·提供给IC的电流电压稳定性好；

·更高的漏源击穿电压范围使得器件的输入电压范围极宽；

·简化电路，只使用一个器件即完成相应功能；

·电路损耗极低。

适用对象

这种耗尽型MOSFET亚阈值电压特性的应用电路，适用对象为芯片电源引脚VCC到地引脚GND的等效电阻的阻值较大，且芯片正常工作时所需的电流很小的电路中。