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半导体MOS管的通断过程详解_米勒_电流

萌界大人物 2025-01-22 04:40:55 0

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以N沟道MOS管为例,Vt是其导通为阀值电压:

当Vgs<Vt时,源级漏级之间隔着P区,漏结反偏,故无漏级电流,Mos管不导通;当Vgs>Vt时,栅极下的P型硅表面发生强反型,形成连通源区和漏区的N型沟道产生漏级电流ID,Mos管导通。
对付恒定Vds,Vgs越大,则沟道中可移动的电子越多,沟道电阻就越小,ID就越大。
当然这个Vgs大到一定值,电压再大,ID的变革也不会再有太大的变革了。
(这个和三极管的Ic变革是类似的道理)

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Mos管是有增强型和耗尽型之分的:

Vt>0时,称为增强型,为常关型,零栅压时无导电沟道。

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(图片来自网络侵删)

Vt<0时,称为耗尽型,为常开型,零栅压时有导电沟道。

MOS管的通断过程

1、Mos管的寄生电容

Mos管的漏、源、栅极间都有寄生电容,分别为Cds、Cgd、Cgs。

Cds=Coss (输出电容);

Cgd+Cgs=Ciss (输入电容);

2、Mos管的开关过程

下面以MOS管开关过程中栅极电荷特性图进行讲解,VTH:开启阀值电压;VGP:米勒平台电压;VCC:驱动电路的电源电压;VDD:MOSFET关断时D和S极间施加的电压

t1阶段:当驱动开通脉冲加到MOSFET的G极和S极时,输入电容Ciss充电直到FET开启为止,开启时有Vgs=Vth,栅极电压达到Vth前,MOSFET一贯处于关断状状态,只有很小的电流流过MOSFET,Vds的电压Vdd保持不变。
t2阶段:当Vgs到达Vth时,漏极开始流过电流ID,然后Vgs连续上升,ID也逐渐上升,Vds保持Vdd不变,当Vgs到达米勒平台电压Vgp时, ID也上升到负载电流最大值ID,Vds的电压开始从Vdd低落。
t3阶段:米勒平台期间,ID连续坚持ID不变,Vds电压不断的降落,米勒平台结束时候,iD电流仍坚持ID,Vds电压降到—个较低的值。
米勒平台的高度受负载电流的影响,负载电流越大,则ID到达此电流的韶光就越长,从而导致更高的Vgp。
t4阶段:米勒平台结束后, iD电流仍坚持ID,Vds电压连续降落,但此时降落的斜率很小,因此降落的幅度也很小,末了稳定在Vds=Id×Rds(on) , 因此常日可以认为米勒平台结束后MOSFET基本上已经导通。
所以为了减少开通损耗,一样平常要尽可能减少米勒平台的韶光。
t1和t2阶段,由于Cgs>>Cgd ,以是驱动电流紧张是为Cgs充电(QGS)。
t3阶段,由于Vds从Vdd开始低落,Cgd放电,米勒电流igd分流了绝大部分的驱动电流(QGD),使得MOSFET的栅极电压基本坚持不变。
t4阶段,驱动电流紧张是为Cgs充电(Qs)。
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