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MOSFET管开关特性

MOSFET管开关特性

点击数:7871 次   录入时间:03-04 11:49:50   整理:http://www.55dianzi.com   器件命名及常用参数

  对于MOSFET管而言,由于其导通电阻很小,因此其工作状态可近似等效于开关状态,其导通就相当于开关闭合,截止就相当于开关断开。对于常见的NMOS管,只要VGS电压达到4V或10V就会导通,非常适合于S极接地的驱动电路(低端驱动);对于PMOS管,只要VGS低于一定的值就会导通,适用于S极接VCC时的电路(高端驱动)。虽然PMOS管可以很方便地用作高端驱动,但由于其导通电阻大、价格高、替换种类少等原因,所以在很多高端驱动中还是使用NMOS管。下面以NMOS管为例说明其开关特性。
  
  提示:上述4V或10V是常用NMOS管的导通电压。在12V供电系统中,一般为4V;在高于12V的供电系统中,一般为10V。
  
  1.静态特性
  
  当VGS<开启电压VT时,MOs管工作在截止区,MOs管处于“断开”状态,IDS约为0,输出电压UDS约等于VCC,如下图所示。当VGS>开启电压VT时,MOs管工作在导通区,漏源电流IDS=VCC/(RD+rDS)。其中,rDS为MOs管导通时的漏源电阻。输出电压UDS=VCCxrDS/(RD+rDS),如果。S远小于RD,则UDS接近0V,相当于MOs管处于“接通”状态。

静态特性

  2.动态特性
  
  MOs管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程,但其动态特性主要取决于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间,而管子本身导通和截止时电荷积累和消散的时间是很短的。
  
  当输入电压Ui由高变低,MOs管由导通状态转换为截止状态时,电源VCC通过RD向杂散电容CL充电,如上图所示,充电时间常数π1=RDCL,即输出电压Uo要经过一定延时才由低电平变为高电平,如下图所示。当输入电压u1由低变高,MOs管由截止状态转换为导通状态时,杂散电容CL上的电荷通过rDS进行放电,其放电时间常数T2 ≈ rDSCL,即输出电压U。也要经过一定延时才能转变成低电平。由于rDS比RD小得多,所以由截止到导通的转换时间比由导通到截止的转换时间要短。

动态特性

  从图可以看出,MOs管在导通和截止的时候,不是在瞬间完成的,在从截止变为导通时,其两端电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程;在从导通变为截止时,其两端电压有一个上升的过程,流过的电流有一个下降的过程。在这个过程中,其电压与电流的乘积称作MOs管的开关损失。开关频率越高,损失也越大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。
  
  提示:用于高端驱动的NMOS管在导通时需栅极电压大于源极电压。在常见的电路中,由于NMOS管导通后,源极电压约等于漏极上所加的供电电压VCC,即这时栅极电压要比VCC高4V或10V,这就需要设计专门的升压电路。因此,很多功率MOSFET管驱动集成块中都内置有电荷泵,并外接合适的电容,以得到符合要求的VGS电压。




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