MOSFET电容与栅极电荷的相关知识图文解说_想了解更多的资料请关注_AOS代理商泰德兰电子
2018-04-13 14:28:19
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4.电容

MOSFET的开关特性受器件AON2420


三个管脚的寄生电容的影响,AON2420


也就是,栅极源极电容Cgs,AON2420


栅极漏极电容CGD和漏极源极AON2420


电容CDs,如图6所示。这些AON2420


电容值是非线性的,和器件结AON2420


构,几何特性和偏置电压相关。AON2420

MOSFET寄生电容


图6: MOSFET寄生电容AON2410


开通时,电容CGD。和CGS,AON2410


通过栅极充电,因此设计AON2410


栅极的控制电路时必须AON2410


考虑电容的变化。AON2410


MOSFET的数据表提供的AON2410


寄生电容参数,AON2410


COSS,和C1SS AON2410


CGD= CRss AON1634


Cgs= Crss- Crss AON1634


Cds= Coss- CRss AON1634

  

Crss=小信号反向传输电容。AON1634

  

Ciss=小信号输人电容,漏极和源极短路。AON1634

  

Ces=小信号输出电容,栅极和源极短路。AON1634

  

MOSFET的电容是非线性的,是直流偏置电的函数。AON1634


图7示出了电容如何随Vds.电压增加而变化。AON1605


所有的MOSFET的寄生电容来源于不依赖于AON1605


偏置的氧化物电容和依赖于偏置的硅耗尽AON1605


层电容的组合。当电压  增加时,AON1605


和V相关电容的减小来源于耗尽层电容减小,AON1605


耗尽层区域扩大。图7b示出了当V电压增加大于阈值电压,AON1605


V电压值低,MOSFET栅极电容也增加,AON1605


因为MOS沟道电子反形层形成,AON1605


在沟漕底部形成电子聚集层。AON1606


这也是为什么一旦电压超过Qgd阶级,AON1606


栅极电荷特性曲线的斜率增加的原因。AON1606

典型的电容随vds变化  


图7a: 典型的电容随V。变化  图7b: 典型的输入电容C.随VOS变化



5.栅极电荷AON1606

 

如果知道了栅极的驱动电流,AON1606


栅极电荷参数可以用来估算功率MOSFET开关时间。AON1606


这只取决于器件的寄生电容。AON1606


这个参数受漏极电流,电源电压和温度的影响较小。AON1606

  

册极电荷测试的原理图和相关波形见图8所示。AO8830


在此电路中,恒定的栅极电流源Ig.给测试器件的栅极充电,AO8830


漏极电流1d,由外部提供。测量Vgs和栅极充电时间,AO8830


可以直接表明漏极电流从0增加到Id,,AO8830


同时,漏极电压从Vdc减小完全导通电压时,器件所消耗的能量。AO8830

  

在栅极电流开通前,测试的器件承受的所有电源电压Vdc,AO8830


而Vgs电压和漏极电流为0。一旦栅极电流Ig.开始流过,AO8830


栅极源极电容Cgs。和栅极漏极电容Cgd开始充电,AO8830


栅极到源极电压开始增加。充电的速度为Ic/Ciss。AO8822


当Vgs电压达到阈值电压后,漏极电流开始流过。AO8822


栅极电压开始上升到平台电压Vgp (VGSTH,+id/Brs), AO8822


而测试器件的电压保持在电源电压V需要达到AO8822


这种状态的电荷1g*time为Qgs。当漏极的电流到达id时,AO8822


漏极的电压开始下降,此时,Vgs保持在恒定的AO8822





Vgp 值。栅极电流用来给电容Cgd充电,Ig=CgD dVds/dt。AO8822


当vDS接近导通状态时,平台阶段结束。AO8822


在平台阶段,注人的栅极电荷为Qgd,通常用它来估算电AO8820


转换的时间和开关损耗。AO8820


下一步,测试器件的栅极继续充电到最终的值,漏源极电AO8820


乐变为RDSON X ID .栅源极电压自由的上升,上升的斜率由AO8820


栅极的充电电流和CISS决定(在VGS>VTH时,ciss更高,图7b  AO8820


所示,导致在栅极电荷曲线上,更低的斜率),直到栅源极AO8820


电压达到最大值。这个栅极的电荷是所有栅极电荷Qc。AO8820

栅极电荷测试电路和波形

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