MOS管的导通特性

时间:2022-09-06 22:38:20
MOS管的导通特性td(on)(turn on delay time):是Vgs从0到达Vgs(th)所用的时间。这段时间是给输入电容Cgs+Cgd充电,使

Vgs到达Vgs(th)。

tr(rise time):是Vds从Vdd开始下降到MOS完全导通时的Vds(on)所用的时间。此阶段中,Vds下降时的Vgs和Id保持恒定。由于存在大电流和大电压,所以会产生很大的功耗。所以应该通过减小gate端的串联电阻和Cgd来减小上升时间。之后,Vgs继续增加,直到到达外部提供的电压值,但是Vds和Id在这段时间是恒定的,不

受影响。

td(off)(turn off delay time):MOS导通时Vgs为外部提供的
电压,当turn off开始时,Vgs开始减小。td(off)就是Vgs
减小到使Id达到饱和电流的Vgs值时所用的时间。这段期间
Vds和Id保持不变。
tf(fall time):这段时间是在td(off)之后减小到Vgs的阈值电
压时所用的时间。此时段,Vds从MOS导通时的电压增加
到外部提供的电压,Id从负载电流减小到0。与turn-on状态
时存在功耗一样,在turn-off状态时也存在功耗。所以,下
降时间也要尽可能的减小。


? t0-t1:C GS1 开始充电,栅极电压还没有到达V GS(th) ,导电沟道没有
形成,MOSFET仍处于关闭状态。
? [t1-t2]区间, GS间电压到达Vgs(th),DS间导电沟道开始形成,
MOSFET开启,DS电流增加到ID, C gs2 迅速充电,Vgs由Vgs(th)指
数增长到Va
? [t2-t3]区间,MOSFET的DS电压降至与Vgs相同,产生Millier效应,C gd
电容大大增加,栅极电流持续流过,由于C gd 电容急剧增大,抑制了
栅极电压对C gs 的充电,从而使得V gs 近乎水平状态,C gd 电容上电压增
加,而DS电容上的电压继续减小;
? [t3-t4]区间,至t3时刻,MOSFET的DS电压降至饱和导通时的电压
,Millier效应影响变小,C gd 电容变小并和C gs 电容一起由外部驱动电
压充电, C gs 电容的电压上升,至t4时刻为止.此时C gs 电容电压已达稳态
,DS间电压也达最小,MOSFET完全开启。


MOS管的导通特性

Ciss=Cgs+Cgd、 Crss=Cgd、 Coss=Cgd+Cds


当Cgd由于miller效应而成倍增加时,他将会减弱MOS的频率特
性。
☆ 频率特性:MOS的频率响应受输入电容的充、放电能力的限制。如
果Cgs和Cgd很小,MOS頻率響應速度很快。因为输入电容与温度无关,所以,MOS的开关频率也与温度无关


MOS選取主要分以下幾個步驟:
? 第一步:選用N溝道還是P溝道
N-MOS栅极低电平时关闭,高电平时开启,P-MOS恰好相反;相同电流
和电压定额的MOS,一般P-MOS导通电阻比N-MOS大,开关速度也比N-
MOS慢,所以开关电路中一般只有常开的总线里才用P-MOS。
? 第二步:確定額定電壓和電流
要确保DS两端最大电压不能超过其额定电压BV DSS, 这个最大电压要从
整个工作温度范围内去考量,还要包括其他电子设备诱发的电压瞬变和
突起。同时最大电流包括尖峰电流都不能超过MOSFET的额定电流。
? 第三步:確定熱要求
选择MOS还要考虑系统的散热要求,采用最坏情况的计算结果,以保证
系统不会失效。


第四步:效率考量
在系统稳定的情况下,最重要的还是效率的提高,要提高效率,就要选用
较快的开关速度(Q G 、R G 比较小的)和较小的导通电阻,但是这也意味着
成本的增加,所以要根据实际情况进行选取,比如H-side MOS损耗主要集
中在开关阶段,就要选用低Q G 的,而L-side MOS损耗主要在导通阶段,要
注意选用导通电阻比较小的MOS。


量测之前,先把GS两端短路放电,然后用欧姆表量测DSG任意两端电
阻为M欧级,假若先量测GS,再量测DS两端电阻,其阻值会明显
变小或者通路。
用二极管档量测S D(S正D负)两端会有一个电压,其他任意两端均
为无穷大,如果量测完GS端再量测SD和DS会发现有一个很小电压
,再短路GSpin进行放电再量测DS就会重新变成无穷大,这些都应
该是一个正常的MOS所具备的。




当上管刚开启的时候,MOS的Ls和C DS 震荡产生ring,当这个ring比较
大时有可能击穿下管,这种现象称为Overshoot。
解决方法:在栅极加电阻以降低开关速度;在下管并联 snubber来降低
overshoot的能量。

MOS管的导通特性

MOS管的导通特性

MOS管的导通特性