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MOS管開關(guān)速度與怎么提高M(jìn)OS管開關(guān)速度
  • 發(fā)布時(shí)間:2022-07-18 18:34:24
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MOS管開關(guān)速度與怎么提高M(jìn)OS管開關(guān)速度
MOS管的開關(guān)速度
MOSFET的開關(guān)速度和Cin充放電有很大關(guān)系,使用者無法降低Cin,但可降低驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻Rs減小時(shí)間常數(shù),加快開關(guān)速度,MOSFET只靠多子導(dǎo)電,不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng),因而關(guān)斷過程非常迅速,開關(guān)時(shí)間在10—100ns之間,工作頻率可達(dá)100kHz以上,是主要電力電子器件中最高的。
場(chǎng)控器件靜態(tài)時(shí)幾乎不需輸入電流。但在開關(guān)過程中需對(duì)輸入電容充放電,仍需一定的驅(qū)動(dòng)功率。開關(guān)頻率越高,所需要的驅(qū)動(dòng)功率越大。
動(dòng)態(tài)性能的改進(jìn)
在器件應(yīng)用時(shí)除了要考慮器件的電壓、電流、頻率外,還必須掌握在應(yīng)用中如何保護(hù)器件,不使器件在瞬態(tài)變化中受損害。
當(dāng)然晶閘管是兩個(gè)雙極型晶體管的組合,又加上因大面積帶來的大電容,所以其dv/dt能力是較為脆弱的。對(duì)di/dt來說,它還存在一個(gè)導(dǎo)通區(qū)的擴(kuò)展問題,所以也帶來相當(dāng)嚴(yán)格的限制。
功率MOSFET的情況有很大的不同。它的dv/dt及di/dt的能力常以每納秒(而不是每微秒)的能力來估量。但盡管如此,它也存在動(dòng)態(tài)性能的限制。這些我們可以從功率MOSFET的基本結(jié)構(gòu)來予以理解。
除了器件的幾乎每一部分存在電容以外,還必須考慮MOSFET還并聯(lián)著一個(gè)二極管。同時(shí)從某個(gè)角度看、它還存在一個(gè)寄生晶體管。(就像IGBT也寄生著一個(gè)晶閘管一樣)。這幾個(gè)方面,是研究MOSFET動(dòng)態(tài)特性很重要的因素。
首先MOSFET結(jié)構(gòu)中所附帶的本征二極管具有一定的雪崩能力。通常用單次雪崩能力和重復(fù)雪崩能力來表達(dá)。
當(dāng)反向di/dt很大時(shí),二極管會(huì)承受一個(gè)速度非常快的脈沖尖刺,它有可能進(jìn)入雪崩區(qū),一旦超越其雪崩能力就有可能將器件損壞。
作為任一種PN結(jié)二極管來說,仔細(xì)研究其動(dòng)態(tài)特性是相當(dāng)復(fù)雜的。它們和我們一般理解PN結(jié)正向時(shí)導(dǎo)通反向時(shí)阻斷的簡(jiǎn)單概念很不相同。當(dāng)電流迅速下降時(shí),二極管有一階段失去反向阻斷能力,即所謂反向恢復(fù)時(shí)間。
PN結(jié)要求迅速導(dǎo)通時(shí),也會(huì)有一段時(shí)間并不顯示很低的電阻。在功率MOSFET中一旦二極管有正向注入,所注入的少數(shù)載流子也會(huì)增加作為多子器件的MOSFET的復(fù)雜性。
功率MOSFET的設(shè)計(jì)過程中采取措施使其中的寄生晶體管盡量不起作用。在不同代功率MOSFET中其措施各有不同,但總的原則是使漏極下的橫向電阻RB盡量小。
因?yàn)橹挥性诼ON區(qū)下的橫向電阻流過足夠電流為這個(gè)N區(qū)建立正偏的條件時(shí),寄生的雙極性晶閘管才開始發(fā)難。然而在嚴(yán)峻的動(dòng)態(tài)條件下,因dv/dt通過相應(yīng)電容引起的橫向電流有可能足夠大。
此時(shí)這個(gè)寄生的雙極性晶體管就會(huì)起動(dòng),有可能給MOSFET帶來?yè)p壞。所以考慮瞬態(tài)性能時(shí)對(duì)功率MOSFET器件內(nèi)部的各個(gè)電容(它是dv/dt的通道)都必須予以注意。
瞬態(tài)情況是和線路情況密切相關(guān)的,這方面在應(yīng)用中應(yīng)給予足夠重視。對(duì)器件要有深入了解,才能有利于理解和分析相應(yīng)的問題。
如何提高M(jìn)OS管開關(guān)速度?
1.提高柵極的驅(qū)動(dòng)能力
因場(chǎng)效應(yīng)管柵極電容的影響,一般需要大于正負(fù)1A的驅(qū)動(dòng)能力,柵極電阻不大于10歐,反向接二極管提高關(guān)斷速度。
2.推挽驅(qū)動(dòng)
MOS管開關(guān)速度
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