MOS管在平时的电源电路和驱动电路的设计中使用非常广泛,只有深入了解其工作原理和规格书参数才能保证设计的稳定可靠。
1. MOS管导通过程分析
MOS管和三极管的特性曲线分别如图1和图2所示,它们各自区间的命名有所不同,其中MOS管的饱和区也称为恒流区、放大区。其中一个主要的不同点在于MOS管有个可变电阻区,而三极管则是饱和区,没有可变电阻区的说法。从图中也能明显看出,MOS管在可变电阻区内,Vgs一定时,Id和Vds近似为线性关系,不同Vgs值对应不同的曲线斜率,即漏极D和源极S之间的电阻值Rds受控于Vgs;而三极管在饱和区内,不同Ib值的曲线都重合在一起,即曲线斜率相同,阻值相同。
图1
图2
MOS管导通过程中的各电压电流曲线如图3所示,其中Vgs曲线有著名(臭名昭著)的米勒平台,即Vgs在某段时间(t3-t2)内保持不变。
图3
我们知道MOS管是压控器件,不同于三极管是流控器件,但是实际上MOS管在从关断到导通的过程也是需要电流(电荷)的,原因是因为MOS管各极之间存在寄生电容Cgd,Cgs和Cds,如图4所示。MOS管导通条件是Vgs电压至少达到阈值电压Vgs(th),其通过栅极电荷对Cgs电容充电实现,当MOS管完全导通后就不需要提供电流了,即压控的意思。这三个寄生电容参数值在MOS管的规格书中一般是以Ciss,Coss和Crss形式给出,其对应关系为:Cgd=Crss;Cds=Coss-Crss;Cgs=Ciss-Crss。