MOSFET導通過程圖文詳細分析（快速了解）-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2020-09-04
MOSFET導通過程詳解，MOSFET簡稱金氧半場效晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”（工作載流子）的極性不同，可分為“N型”與“P型” 的兩種類型，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET，其他簡稱上包括NMOS、PMOS等。
T0~T1：驅(qū)動通過Rgate對Cgs充電，電壓Vgs以指數(shù)的形式上升。
T1~T2：Vgs達到MOSFET開啟電壓，MOSFET進入線性區(qū)，Id緩慢上升，至T2時刻Id到達飽和或是負載最大電流。在此期間漏源極之間依然承受近乎全部電壓Vdd。
T2~T3：T2時刻 Id達到飽和并維持穩(wěn)定值，MOS管工作在飽和區(qū)，Vgs固定不變， 電壓Vds開始下降。此期間Cgs不再消耗電荷， VDD開始給Cgd提供放電電流。
T3~T4： 電壓Vds下降到0V，VDD繼續(xù)給Cgs充電，直至Vgs=VDD，MOSFET完成導通過程。
重要說明：
Vgs的各個階段的時間跨度同柵極消耗電荷成比例（因△Q = IG△T，而IG在此處為恒流源之輸出）。
T0 ~ T2跨度代表了Ciss（VGS+ CGD）所消耗的電荷，對應于器件規(guī)格書中提供的參數(shù)Qgs(Gate to Source Charge)。
T2 ~ T3跨度代表了CGD（或稱為米勒電容）消耗的電荷，對應于器件規(guī)格書中提供的參數(shù)Qds(Gate to Drain (“Miller”) Charge)。
T3時刻前消耗的所有電荷就是驅(qū)動電壓為Vdd、電流為Id的MOSFET所需要完全開通的最少電荷需求量。T3以后消耗的額外電荷并不表示驅(qū)動所必須的電荷，只表示驅(qū)動電路提供的多余電荷而已 。
開關損失：在MOSFET導通的過程中，兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，那么這段時間里，MOS管損失的是電壓和電流的乘積，稱為開關損失。
導通損耗： MOS管在導通之后，電流在導通電阻上消耗能量，稱為導通損耗。
整體特性表現(xiàn)：
驅(qū)動電量要求：
△Q t0 ~ t4= (t4－t0 )IG = VG（CGS + CGD）+ VDDCGD
驅(qū)動電流要求：
IG =△Q t0 ~ t4 /(t4－t0 )≈△Q t0 ~ t3 / (t3－t0 )≈Qg/(Td(on) + Tr)
驅(qū)動功率要求：
Pdrive=∫t4－t0 vg(t)ig(t)≈VG△Q≈VG〔VG（CGS+CGD）+ VDDCGD〕
驅(qū)動電阻要求：
RG = VG / IG
一般地可以根據(jù)器件規(guī)格書提供的如下幾個參數(shù)作為初期驅(qū)動設計的計算假設：
a) Qg(Total Gate Charge)：作為最小驅(qū)動電量要求。
b)相應地可得到最小驅(qū)動電流要求為IG ≈Qg/(td(on)+tr)。
c)Pdrive=VG *Qg作為最小驅(qū)動功率要求。
d)相應地，平均驅(qū)動損耗為VG *Qg*fs
MOSFET關斷過程是開通過程的反過程，如上圖示意。
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