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MOSFET的开启过程详细讲解
提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档文章目录前言一、pandas是什么?二、使用步骤1.引入库2.读入数据总结前言概要:MOSFET打开的基本原理初衷:为什么会写这篇文章呢?原因是这样的,最近在工作中发现,一些新入职的同事或者工作了一段时间的硬件工程师,对MOSFET打开的基本原理不是很了解,这就导致在设计MOSFET驱动电路或者分析与MOSFET相关的电路时,总是搞不
文章目录
前言
概要:MOSFET打开的基本原理
初衷:为什么会写这篇文章呢?原因是这样的,最近在工作中发现,一些新入职的同事或者工作了一段时间的硬件工程师,对MOSFET打开的基本原理不是很了解,这就导致在设计MOSFET驱动电路或者分析与MOSFET相关的电路时,总是搞不明白。今天这篇文章,基于应用的角度分享一下MOSFET的基础知识以及个人的理解。为了让大家便于理解,思维不太发散,我会以和大家聊天的方式进行概述。
提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考
一、MOSFET是什么?
MOSFET全称金属-氧化物-半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),简称MOS管。通过作为开关使用。
MOSFET有两种类型:N沟道(参见下图3-4(a)N沟道)和P沟道(参见下图3-4(b)P沟道)
二、MOSFET的开启过程
1. 电容的充放电过程
在讲解MOSFET的开启过程之前,先说以下电容C的充放电过程,下面以1uF陶瓷电容为例,我们仿真一下电容在充电和放电两个过程中,电容两端的电压和电流的波形图是什么样的。
我们把电容的工作过程分为(1)充电过程 (2)放电过程
(1)充电过程:S1闭合,S2断开,5V电源给C1电容充电,R1作为限流电阻。绿色为电容的电压,黄色为流入电容的电流。
(2)放电过程:S1断开,S2闭合,电容通过电阻R2进行放电。 电压和电流的波形见下图仿真结果。
2.MOSFET开关过程
(1)首先,先了解一下MOSFET的实际模型,以NMOS为例,左图为我们平时看到的MOSFET的电路模型,右图为等效电路模型。
其中:Cgs称为GS寄生电容,Cgd称为GD寄生电容,输入电容Ciss=Cgs+Cgd,输出电容Coss=Cgd+Cds,反向传输电容Crss=Cgd,也叫米勒电容。 三个电容均是由于工艺原因,在三极产生的寄生电容,并不是人为设计的。
(2)上面了解了MOSFET的等效电路模型,那么下面开始介绍MOSFET的开启过程。
(3)最后,补充一个知识点,相信大家对于米勒平台这个名词不是很陌生,但是就是搞不清楚是怎么回事。 我们需要知道的一个点是:因为MOS管制造工艺,必定产生Cgd,也就是米勒电容必定存在,所以米勒效应不可避免。
那米勒效应的缺点是什么呢?
MOS管的开启是一个从无到有的过程,MOS管开通速度越慢,MOS管的导通损耗越大,这是因为在MOS开启的过程中,t1-t3这段时间内,电压和电流的乘积很大,所以加载在MOS上的功率就很大,发热会很严重。因为有了米勒电容,有了米勒平台,MOS管的开启时间变长,MOS管的导通损耗必定会增大。那么通过上面的讲解,我们知道整个开启的过程就是充电的过程,那如何能缩短开启时间呢?ok,想必大家猜到了,那就是增加充电电流,也就是调节MOSFET充电电路的电流。
所以我们可知道电容电压与电流的关系:
电容C,电压Umax,均是定值,提高I,t必然减小。
那在米勒平台究竟发生了一些什么?
以NMOS为例,在MOSFET开启之前,D极电压是大于G极电压的,随着输入电压的增大,Vgs在增大,Cgd存储的电荷同时需要和输入电压进行中和,因为MOS管完全导通时,G极电压是大于D极电压的。所以在米勒平台,是Cgd充电的过程,这时候Vgs变化则很小,当Cgd和Cgs处在同等水平时,Vgs才开始继续上升。
总结
以上就是今天要讲的内容,本文简单介绍了MOSFET的开启过程和米勒平台,希望可以对大家对MOSFET电路的理解有所帮助。
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