【導讀】MOS管具有三個(gè)內在的寄生電容:Cgs、Cgd、Cds。這一點(diǎn)在MOS管的規格書(shū)中可以體現(規格書(shū)常用Ciss、Coss、Crss這三個(gè)參數代替)。MOS管之所以存在米勒效應,以及GS之間要并電阻,其源頭都在于這三個(gè)寄生電容。
MOS管具有三個(gè)內在的寄生電容:Cgs、Cgd、Cds。這一點(diǎn)在MOS管的規格書(shū)中可以體現(規格書(shū)常用Ciss、Coss、Crss這三個(gè)參數代替)。MOS管之所以存在米勒效應,以及GS之間要并電阻,其源頭都在于這三個(gè)寄生電容。
MOS管內部寄生電容示意
IRF3205寄生電容參數
1.MOS管的米勒效應
MOS管驅動(dòng)之理想與現實(shí)
理想的MOS管驅動(dòng)波形應是方波,當Cgs達到門(mén)檻電壓之后, MOS管就會(huì )進(jìn)入飽和導通狀態(tài)。而實(shí)際上在MOS管的柵極驅動(dòng)過(guò)程中,會(huì )存在一個(gè)米勒平臺。米勒平臺實(shí)際上就是MOS管處于“放大區”的典型標志,所以導致開(kāi)通損耗很大。由此可見(jiàn),米勒效應是一個(gè)對電路不利的卻又客觀(guān)存在的現象,在設計電路時(shí)需要加以考慮。
米勒平臺形成的詳細過(guò)程:
MOS管開(kāi)啟過(guò)程
將MOS管開(kāi)啟時(shí)間分解:
t0→t1:當GS兩端電壓達到門(mén)限電壓Vgs(th)的時(shí)候(可以理解為對Cgs進(jìn)行充電),MOS管開(kāi)始導通,這之前MOS管處于截止區;
t1→t2:隨著(zhù)Vgs繼續增大,Id開(kāi)始增大,Vds開(kāi)始下降,此時(shí)MOS管工作在飽和區(如何判斷是在飽和區?直接通過(guò)公式可知:Vds>Vgs-Vth,Vds-Id輸出特性曲線(xiàn)反著(zhù)分析一遍),Id主要由Vgs決定,這個(gè)過(guò)程中Vds會(huì )稍微有點(diǎn)降低,主要是△I導致G極端一些寄生感抗等形成壓降;
t2→t3:Vgs增大到一定程度后,出現米勒效應,Id已經(jīng)達到飽和,此時(shí)Vgs會(huì )持續一段時(shí)間不再增加,而Vds繼續下降,給Cgd充電,也正是因為需要給Cgd充電,所以Cgs兩端電壓變化就比較?。∕OS管開(kāi)通時(shí),Vd>Vg,Cdg先通過(guò)MOS管放電,而后再反向充電,奪取了給Cgs的充電電流,造成了Vgs的平臺);
t3→t4:Vgs繼續上升,此時(shí)進(jìn)入可變電阻區,DS導通,Vds降來(lái)下來(lái)(米勒平臺由于限制了Vgs的增加,也就限制了導通電阻的降低,進(jìn)而限制了Vds的降低,使得MOS管不能很快進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài))。
2.MOS管G極與S極之間的電阻作用
反激電源圖:R3為GS電阻
用一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗證明GS間電阻的重要性:取一只mos管,讓它的G極懸空,然后在DS上加電壓,結果發(fā)現輸入電壓才三四十伏的時(shí)候,MOS管的DS就會(huì )直接導通,如果不限流則可能損壞。按說(shuō)此時(shí)沒(méi)有驅動(dòng),MOS管不應導通。但其實(shí)由于MOS管寄生電容的存在,當在DS之間加電壓時(shí),加在DS之間電壓會(huì )通過(guò)Cdg給Cgs充電,這樣G極的電壓就會(huì )抬高直到mos管導通。(假如采用變壓器驅動(dòng),變壓器繞組可以起到放電作用,所以即使不加GS電阻,在驅動(dòng)沒(méi)有的情況下,管子也不會(huì )自己導通)
在GS之間并聯(lián)一個(gè)電阻(阻值約為幾K到幾十K),可以有效保障MOS管正常工作。首先,門(mén)極懸空時(shí)DS之間電壓不會(huì )導致MOS管導通損壞,同時(shí)在沒(méi)有驅動(dòng)時(shí)能將MOS管的門(mén)極鉗在低位,不會(huì )誤動(dòng)作,能可靠通斷。
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