mosfet的动态特性和主要参数
2017-10-11
1、 动态特性
动态特性主要描述输入量与输出量之间的时间关系,它影响器件的开关过程。由于该器件为单极型,靠多数载流子导电,因此开关速度快、时间短,一般在纳秒数量级。PowerMOSFET的动态特性。如图3所示。
Power MOSFET 的动态特性用图3(a)电路测试。图中,up为矩形脉冲电压信号源;RS为信号源内阻;RG为栅极电阻;RL为漏极负载电阻;RF用以检测漏极电流。
Power MOSFET 的开关过程波形,如图3(b)所示。
Power MOSFET 的开通过程:由于Power MOSFET 有输入电容,因此当脉冲电压up的上升沿到来时,输入电容有一个充电过程,栅极电压uGS按指数曲线上升。当uGS上升到开启电压UT时,开始形成导电沟道并出现漏极电流iD。从up前沿时刻到uGS=UT,且开始出现iD的时刻,这段时间称为开通延时时间td(on)。此后,iD随uGS的上升而上升,uGS从开启电压UT上升到Power MOSFET临近饱和区的栅极电压uGSP这段时间,称为上升时间tr。这样Power MOSFET的开通时间
ton=td(on)+tr (2)
Power MOSFET的关断过程:当up信号电压下降到0时,栅极输入电容上储存的电荷通过电阻RS和RG放电,使栅极电压按指数曲线下降,当下降到uGSP 继续下降,iD才开始减小,这段时间称为关断延时时间td(off)。此后,输入电容继续放电,uGS继续下降,iD也继续下降,到uGS< SPAN>T时导电沟道消失,iD=0,这段时间称为下降时间tf。这样Power MOSFET 的关断时间
toff=td(off)+tf (3)
从上述分析可知,要提高器件的开关速度,则必须减小开关时间。在输入电容一定的情况下,可以通过降低驱动电路的内阻RS来加快开关速度。
电力场效应管晶体管是压控器件,在静态时几乎不输入电流。但在开关过程中,需要对输入电容进行充放电,故仍需要一定的驱动功率。工作速度越快,需要的驱动功率越大。{{分页}}
2、 动态参数
(1) 极间电容
Power MOSFET的3个极之间分别存在极间电容CGS,CGD,CDS。通常生产厂家提供的是漏源极断路时的输入电容CiSS、共源极输出电容CoSS、反向转移电容CrSS。它们之间的关系为
CiSS=CGS+CGD (4)
CoSS=CGD+CDS (5)
CrSS=CGD (6)
前面提到的输入电容可近似地用CiSS来代替。
(2) 漏源电压上升率
器件的动态特性还受漏源电压上升率的限制,过高的du/dt可能导致电路性能变差,甚至引起器件损坏。