(2):說明:
功率 MOSFET 正向飽和導通時的穩(wěn)態(tài)工作點:
當門極不加控制時,其反向導通的穩(wěn)態(tài)工作點同二極管。
(3):穩(wěn)態(tài)特性總結:
-- 門極與源極間的電壓Vgs 控制器件的導通狀態(tài);當VgsVth時,器件處于導通狀態(tài);器件的通態(tài)電阻與Vgs有關,Vgs大,通態(tài)電阻小;多數(shù)器件的Vgs為 12V-15V ,額定值為+-30V;-- 器件的漏極電流額定是用它的有效值或平均值來標稱的;只要實際的漏極電流有效值沒有超過其額定值,保證散熱沒問題,則器件就是安全的;-- 器件的通態(tài)電阻呈正溫度系數(shù),故原理上很容易并聯(lián)擴容,但實際并聯(lián)時,還要考慮驅動的對稱性和動態(tài)均流問題;-- 目前的 Logic-Level的功率 MOSFET,其Vgs只要 5V,便可保證漏源通態(tài)電阻很小;-- 器件的同步整流工作狀態(tài)已變得愈來愈廣泛,原因是它的通態(tài)電阻非常小(目前最小的為2-4 毫歐),在低壓大電流輸出的DC/DC 中已是最關鍵的器件;包含寄生參數(shù)的功率MOSFET等效電路
(1):等效電路
(2):說明:
實際的功率MOSFET 可用三個結電容,三個溝道電阻,和一個內部二極管及一個理想MOSFET 來等效。三個結電容均與結電壓的大小有關,而門極的溝道電阻一般很小,漏極和源極的兩個溝道電阻之和即為MOSFET 飽和時的通態(tài)電阻。
功率MOSFET的開通和關斷過程原理
(1):開通和關斷過程實驗電路
(2):MOSFET 的電壓和電流波形:
(3):開關過程原理:
開通過程[ t0 ~ t4 ]:
-- 在 t0 前,MOSFET 工作于截止狀態(tài),t0 時,MOSFET 被驅動開通;-- [t0-t1]區(qū)間,MOSFET 的GS 電壓經(jīng)Vgg 對Cgs充電而上升,在t1時刻,到達維持電壓Vth,MOSFET 開始導電;-- [t1-t2]區(qū)間,MOSFET 的DS 電流增加,Millier 電容在該區(qū)間內因DS 電容的放電而放電,對GS 電容的充電影響不大;-- [t2-t3]區(qū)間,至t2 時刻,MOSFET 的DS 電壓降至與Vgs 相同的電壓,Millier 電容大大增加,外部驅動電壓對Millier 電容進行充電,GS 電容的電壓不變,Millier 電容上電壓增加,而DS電容上的電壓繼續(xù)減小;-- [t3-t4]區(qū)間,至t3 時刻,MOSFET 的DS 電壓降至飽和導通時的電壓,Millier 電容變小并和GS 電容一起由外部驅動電壓充電,GS 電容的電壓上升,至t4 時刻為止。此時GS 電容電壓已達穩(wěn)態(tài),DS 電壓也達最小,即穩(wěn)定的通態(tài)壓降。
關斷過程[ t5 ~t9 ]:
-- 在 t5 前,MOSFET 工作于導通狀態(tài), t5 時,MOSFET 被驅動關斷;-- [t5-t6]區(qū)間,MOSFET 的Cgs 電壓經(jīng)驅動電路電阻放電而下降,在t6 時刻,MOSFET 的通態(tài)電阻微微上升,DS 電壓梢稍增加,但DS 電流不變;-- [t6-t7]區(qū)間,在t6 時刻,MOSFET 的Millier 電容又變得很大,故GS 電容的電壓不變,放電電流流過Millier 電容,使DS 電壓繼續(xù)增加;-- [t7-t8]區(qū)間,至t7 時刻,MOSFET 的DS 電壓升至與Vgs 相同的電壓,Millier 電容迅速減小,GS 電容開始繼續(xù)放電,此時DS 電容上的電壓迅速上升,DS 電流則迅速下降;-- [t8-t9]區(qū)間,至t8 時刻,GS 電容已放電至Vth,MOSFET 完全關斷;該區(qū)間內GS 電容繼續(xù)放電直至零。