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MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷過程介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2024-07-24 19:32:16
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MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷過程介紹
為了更好的理解MOS管的導(dǎo)通和關(guān)斷過程,一般會(huì)將電路中的寄生電感忽略掉,下面我們以一個(gè)最簡(jiǎn)單的鉗位感應(yīng)開關(guān)模型來說明。
MOS管的導(dǎo)通 關(guān)斷過程
對(duì)于MOS的導(dǎo)通過程我們可以將其劃分為4個(gè)階段:首先第一個(gè)階段為輸入電容從0開始充電到Vth,在這個(gè)過程中,柵極絕大部分電流都用來給電容CGS充電,也有很小的電流流過電容CGS。當(dāng)電容CGS的電壓增加到門的極限時(shí),它的電壓就會(huì)有稍微的減??;這個(gè)過程稱為導(dǎo)通延遲,這是因?yàn)榇藭r(shí)器件的漏極電流和漏極電壓均未發(fā)生變化;當(dāng)柵極電壓達(dá)到開啟電壓時(shí),MOSFET處于微導(dǎo)通狀態(tài)。進(jìn)入第二個(gè)階段。
在第二個(gè)階段中,柵極電壓從Vth上升到Miller平坦區(qū),即VGS。這是器件的線性工作區(qū),電流和柵極電壓成正比。在柵極的一側(cè),電流如第一階段一樣流入電容CGS和CGD,電容VGS的的電壓將會(huì)不斷升高。在器件的輸出端,漏極電流也不斷變大,但是漏源電壓基本不變,保持先前水平(VDS,OFF)。當(dāng)所有電流都流入MOSFET而且二極管完全截止后,漏極電壓必須保持在輸出電壓水平;這時(shí)就進(jìn)入第三個(gè)階段。
進(jìn)入第三個(gè)階段后,柵極電壓已經(jīng)足夠使漏極電流全部通過,而且整流二極管處于完全截止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)在允許漏極電壓下降。在器件漏極電壓下降過程中,柵源電壓保持不變。這就是柵極電壓波形的Miller平坦區(qū)。從驅(qū)動(dòng)得到的可用的所有柵極電流通過電容CGD放電,這將加快漏源電壓變化。而漏極電流幾乎不變,這是由于此刻它受外部電路限制。
最后一個(gè)階段是MOS溝道增強(qiáng),處于完全導(dǎo)通狀態(tài),這得益于柵極的電壓已經(jīng)足夠高。最終的VGS電壓幅度將決定器件最終導(dǎo)通阻抗。
而MOS的關(guān)斷過程恰好和它的導(dǎo)通過程是相反的:首先是關(guān)斷延遲,這階段需要電容CISS從最初值電壓放電到Miller平坦區(qū)水平。這期間柵極電流由電容CISS提供,而且它流入MOSFET的電容CGS和CGD。器件的漏極電壓隨著過載電壓的減小而略微的增大,然后進(jìn)入第二個(gè)階段,管子的漏源電壓從IDC·RDS(On)增加到最終值(VDS(off)),進(jìn)而促使二極管導(dǎo)通,進(jìn)入第三個(gè)階段,二極管給負(fù)載電流提供另一通路;柵極電壓從VGS,Miller降到Vth;大部分的柵極電流來自于電容CGS,在這個(gè)階段的最后漏極電流幾乎達(dá)到0;但是由于整流二極管的正向偏置,所以漏極電壓將維持在VDS(off)。
截止過程的最后一個(gè)階段是器件的輸入電容完全放電:電壓VGS進(jìn)一步減小到0;占柵極電流較大比例部分的電流,和截止過程的第三階段一樣,由電容CGS提供;器件的漏極電流和漏極電壓保持不變。
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