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MOS管的特性曲線圖介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2024-07-24 18:48:13
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MOS管的特性曲線圖介紹
一、MOS管的特性曲線
MOS管特性曲線
從轉(zhuǎn)移特性曲線可以看出:當(dāng)Vgs上升到Vth時(shí),MOS管開始導(dǎo)通電流。
從輸出特性曲線可以看出:Vgs的大小決定了恒流區(qū)即MOS管導(dǎo)通電流的通道寬的大小,也決定了可變電阻區(qū),MOS導(dǎo)通電阻的大小。
通常Vgs越大,通道越寬、導(dǎo)通電阻越小。
工作在開關(guān)狀態(tài)的MOS都是落在可變電阻區(qū)。
二、MOS管的開通過(guò)程
MOSFET 晶體管的開通動(dòng)作可分為如下圖中所示的 4 個(gè)階段
第一階段,器件的輸入電容從 0V 充電至 VTH。在此期間,大部分柵極電流用于對(duì) CGS 電容器充電。少量電流也會(huì)流經(jīng) CGD 電容器。隨著柵極電壓的升高,CGD 電容器的電壓將略有下降。這個(gè)期間稱為開通延時(shí),因?yàn)槠骷穆O電流和漏極電壓均保持不變。
第二階段,柵極電平從 VTH 升高到米勒平坦電平 VGS,Miller。電流與柵極電壓成正比,這是器件的線性工作區(qū)(恒流區(qū))。在柵極側(cè),就像在第一階段中那樣,電流流入 CGS 和 CGD 電容器中,并且 VGS 電壓升高。在器件的輸出端,漏極電流升高,同時(shí)漏源電壓保持之前的電平 (VDS,off)?;静蛔儭?/div>
第三階段,米勒平坦區(qū)域。驅(qū)動(dòng)器提供的所有柵極電流都被轉(zhuǎn)移,從而對(duì) CGD 電容器充電,以便在漏源極端子上實(shí)現(xiàn)快速的電壓變化(下降到接近0)。現(xiàn)在,器件的漏極電流受到外部電路的限制,因此保持恒定。
第四階段,通過(guò)施加更高的柵極驅(qū)動(dòng)電壓,充分增加 MOSFET 的導(dǎo)通電流通道寬。VGS 的最終幅值決定了開通期間器件的最終(更小的)導(dǎo)通電阻。所以,在第四階段中,VGS 從 VGS,Miller 上升至最終值 VDRV。這通過(guò)對(duì) CGS 和 CGD 電容器充電來(lái)實(shí)現(xiàn),因此現(xiàn)在柵極電流在兩個(gè)組件之間分流。當(dāng)這些電容器充電時(shí),漏極電流仍然保持恒定,而由于器件的導(dǎo)通電阻下降,漏源電壓略有下降。
三、MOS管的關(guān)斷過(guò)程
第一個(gè)階段,關(guān)斷延遲,需要將 CISS 電容從初始值放電至米勒平坦電平。在這段時(shí)間內(nèi),柵極電流由 CISS 電容器自己提供,并流經(jīng) MOSFET 的 CGS 和 CGD 電容器。隨著過(guò)驅(qū)電壓降低,器件的漏極電壓略有上升。漏極的電流保持不變。
第二階段,MOSFET 的漏源電壓從 ID⋅RDS(on) 上升至最終的 VDS,off 電平,在此時(shí)間段內(nèi),與柵極電壓波形中的米勒平坦區(qū)域?qū)?yīng),柵極電流完全是 CGD 電容器的充電電流,因?yàn)闁旁礃O電壓是恒定的。
第三階段,柵極電壓繼續(xù)從 VGS,Miller 下降至 VTH。絕大部分柵極電流來(lái)自 CGS 電容器,因?yàn)?CGD 電容器實(shí)際上在前一個(gè)階段中就已經(jīng)充滿電了。漏極電壓在 VDS,off 處保持穩(wěn)定。漏極電流下降到接近0 。
第四階段,對(duì)器件的輸入電容完全放電。VGS 進(jìn)一步下降,直至達(dá)到 0V。器件的漏極電流和漏極電壓保持不變。
四、幾點(diǎn)結(jié)論
可以理解為:MOS的Id與Vds是分時(shí)開通或關(guān)斷的。Vgs米勒平臺(tái)區(qū)域這段時(shí)間 Vds 上升(關(guān)斷)或下降(開通),Vth~Vmiller 這段時(shí)間,Id上升(開通)或下降(關(guān)斷)。
門極電容Cgs遠(yuǎn)大于(幾十倍)反轉(zhuǎn)電容Cgd,但高壓應(yīng)用中,Cgd要進(jìn)行米勒等效換算到門極。
整個(gè)開關(guān)過(guò)程,就是對(duì)Cgs、Cgd的充放電過(guò)程。因此,G極的波形上升、下降時(shí)間與Id關(guān)系不大,而與Vds有一定關(guān)系(Cgd的米勒等效)。
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