MOSFET 結構以及影響驅動的相關參數

圖 1
圖 1 是 MOSFET 的電容等效圖。 MOSFET 包含 3 個等效結電容 Cgd, Cgs 和 Cds.
通常在 MOSFET 的規格書中我們可以看到以下參數

其中 Ciss=Cgs+Cgd
Coss=Cgd+Cds
Crss=Cgd
這些結電容影響著 MOSFET 開通和關閉速度。 結電容小的 MOSFET 具有快速的開關速度,可以降低 MOSFET 開通和關閉時所產生的損耗。 同時對驅動線路需求更低。
但是值得注意的是這些電容跟普通的電容並不完全相同,普通電容的容值並不會有太大的改變,而 MOSFET 等效電容容值會隨著 MOSFET Vds 的變化而變化。 圖 2 描述了MOSFET 結電容隨電壓的變化狀況。

圖 2
由於 Q=C*U*t
為了方便計算 MOSFET 所需的驅動功率以及開關損耗,規格書中通常會給出 MOSFET的 Q 值。
圖 3 中描述了 MOSFET 開通的過程以及不同的 Qg 值對 MOSFET 開通過程中的影響。Qgs 是 Cgs 的電荷量, Qgd 是 Cgd 的電荷量,而 整個開通過程中電荷量的總和我們稱之為 Qg.

圖 3
MOSFET 導通時序介紹
t1 階段
此階段處於 MOSFET 死區時間。
MOSFET 電壓電流並無變化

t2 階段
t2 階段 MOSFET Vgs 電壓達到閥值並繼續上升。 此時 MOSFET 開始導通,電流從MOSFET 漏極流向源極並在 t2 結束時到達最大值,而 Vds 此時保持不變。

t3 階段
t3 階段 MOSFET Vgs 電壓到達米勒平台並保持動態平衡。 電流從 MOSFET 漏極流向源極並保持在最大值, Vds 開始下降並最終到達最小值。

t4 階段
t4 階段 Vgs 電壓上升至最大值,電流從 MOSFET 漏極流向源極並保持在最大值, Vds同時保持在最小值, MOSFET 進入飽和區,導通電阻降至最小。

以上是 MOSFET 導通的時序介紹,而 MOSFET 關閉的時序與之完全相反。
從 MOSFET 驅動時序來看, MOSFET Qg 對 MOSFET 的開通與關閉速度起決定作用。對於 MOSFET 的驅動設計應當著手於選擇 Qg 較小的 MOSFET ,這樣不僅可以降低MOSFET 開關損耗,同時可以降低對驅動電路峰值電流的需求。
參考自:
http://c7757.blogspot.tw/2014/07/mosfet-qg.html
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