關于MOSFET這些一定要知道【圖文分享】-KIA MOS管

MOSFET就是我們俗稱的MOS管，常用的就是用MOS管來做開關器件。

我們通常選MOS管會希望其有如下的參數(shù)：

1、耐壓足夠高，避免DS的擊穿。 

2、導通電流足夠大，保證功率的輸出足夠。

3、體積小發(fā)熱低，避免過熱損壞器件。

4、開關速度要快，因為要經過可變電阻區(qū)，所以要盡快， 避免過多的發(fā)熱損耗。

各個參數(shù)介紹：

一、擊穿電壓

DS可承受的最大電壓，這個參數(shù)也并不是越大越好，耐壓高的管子，一般通態(tài)電阻也比較大！

二、導通電流

Id，持續(xù)漏極電流，通常和通態(tài)電阻有很大關系。

三、體積和發(fā)熱

熱阻：熱量在傳導過程中受到的阻礙作用，用R表示。單位℃/W. 

我們自然希望熱阻越小越好，那樣熱量就會散發(fā)出去，而避免管子過熱而損壞器件。通常相同參數(shù)的MOS管，體積越大，熱阻就越小，散熱越順利。通常對于MOS管我們還會進行輔助散熱，諸如增大散熱片，線路板面積的鋪銅等措施。

四、開關速度

開關速度如何處理不好，那么導致對應的發(fā)熱可能比通態(tài)電阻造成的發(fā)熱還大！

究其原因還是因為MOS管不是理想的導通和截止，而是需要一段時間。例如導通，電壓逐漸降低，電流逐漸升高，這段時間內，電壓和電流都不為0，對應就會產生一定的發(fā)熱功率。

當然如果是長時間持續(xù)的導通或者關斷的狀態(tài)也倒是無所謂，但是一般MOS管都是出于高速開關管的狀態(tài)。這時候對應的損耗就不容小覷了。

1.MOS管的開關損耗與導通損耗

通常解決辦法有 零電壓開關技術(ZVS)和零電流開關技術(ZCS)。

MOS管原理：

MOS管是一個柵極電壓控制漏極電流的器件。 

柵極從外部來看的話可以等效成為一個電容的，控制MOS管的開關就是電容的充放電。一旦超過開啟電壓（2~4V）再繼續(xù)增加就會進入可變電阻區(qū)，繼續(xù)升高就會進入恒流區(qū)。 

電容兩端的電壓不會突變，升降需要一個過程，這個過程越快也即是開關速度越快，對應的開關損耗也就越低。

2.柵極充放電等效電路

常情況下，電流越大，對應的柵極電容也就越大也就是說開關速度慢。但是電流越大，對應的功率也就越大，它們是相互制約又相互聯(lián)系的，所以，在參數(shù)選擇上，要做到均衡。

柵極電阻的作用

說一千道一萬就是想盡可能高的提高開關速度，而柵極電阻的存在勢必會影響開關速度，即電容的充放電速度。那為何還要保留呢？

3.柵極的寄生振蕩

如果沒有柵極電阻，由于各種雜散參數(shù)的影響，會產生柵極的寄生震蕩。甚至還有嚴重的過沖現(xiàn)象的發(fā)生。

MOS管內部的二極管

通常在MOS管的DS之間是并有一個二極管的，性能堪比快恢復二極管。這就是為什么MOS管驅動感性負載不需要在額外并聯(lián)二極管的原因。

MOS管驅動電路

驅動電路要求足夠的充放電電流，在高速狀態(tài)下，不能使用上下拉電阻來提供相應的高電平和低電平，否則將嚴重降低開關速度，增加通過可變電阻區(qū)的時間，降低效率。那該怎么辦呢？

慢開快關場合驅動電路

4.簡化后慢開快關電路

在避免寄生震蕩的前提下(保留柵極電阻)，在柵極電阻上并聯(lián)一個二極管。

這樣在是低電平的時，可以達到快速截止的效果。

負壓截止場合驅動電路

先來說一下負壓截止的好處

①、保證快速截止。由RC充電模型可知，在0~5V的參考區(qū)間內，-5~12的關斷速度要遠大于5~12的關斷速度。

②、保證可靠截止。 因為MOS管的GD間有較大的電容存在，因此來自負載的高頻干擾可能通過Cgd在柵極產生感應電壓，該電壓可能導致MOS管的誤導通，而負壓截止在一定程度上避免此種情況的發(fā)生。

一般驅動電路設計

5.MOS管驅動電路參考

這里有一點不同了，就是那個R2和穩(wěn)壓管。

Q：R2啥作用？

A：MOS管柵極輸入阻抗高，在引腳懸空的狀態(tài)下，很容易在柵極形成較高的感應電壓而使得管子誤導通，R2的存在可以保證可靠的下拉截止。典型值10K。

Q：穩(wěn)壓管的作用？

A：將柵極電位鉗位，避免擊穿柵極電容，造成MOS管的損壞。 

取值應高于驅動電壓，低于最大承受電壓。

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