MOS管参数
1. VGS(th):增强型MOS管的阈值开启电压,是在一定VDS条件下,开始出现ID电流时所需的VGS电压。
不同的芯片,对VGS(th)的条件有所不同,如下图所示,VGS阈值电压是在一定测试条件下给出的,使用时需注意。
2. VGS(off):耗尽型MOS管的阈值关闭电压,是在一定VDS条件下,使得ID电流近似等于0时的VGS电压。
同VGS(th)一样,厂家也是给出该值在特定测试条件下的值。
Ps:任何只看参数而不看参数测试条件的行为都是耍流氓~
3. RGS(DC):在VDS=0时,VGS电压与IG电流的比值。
该值表示MOS管的直流输入电阻,经常用栅极电流表示。
4. gm(gfs):低频夸导,VDS为常数时,D极电流的微变量与引起这个变化的VGS电压微变量之比;跨导是衡量MOS管VGS电压对ID电流控制能力的一个重要参数。
单位VGS变化引起的ID极电流变化,单位为S,例如gfs=3S,表示:VGS变化1V,那么漏电流会增加3A;该参数会用于开关电源电路、缓启动电路MOS管的开启过程分析。
5. RDS(on):MOS管处于导通状态下的等效阻抗,导通电阻越大,则开启状态下的损耗越大。
RDS(on)是MOS管在未进入饱和区之前的导通阻抗,此时MOS管DS两端的电压,随着电流线性增加,我们将VDS随ID增加的斜率等效成一个电阻。
1, 如下图所示,RDS(on)呈正温度特性:随温度的上升,电阻增加;温度上升对沟道“自由电子”电荷浓度影响不大,但会增加原子振动频率和幅度,阻碍电流;温度特性更近于金属。
2, RDS(on)电阻大小与施加在GS的电压成反比,GS电压越大,则沟道中“自由电子”电荷浓度增加,导通阻抗变小。
6. MOS管寄生电容容量值越小,Qg越小,开关速度越快,开关损耗越小;如同金属-氧化物-半导体电容是MOS管结构的核心,MOS管寄生电容和QG是MOS管应用的核心。
寄生电容是MOS管结构中不可避免会存在的,主要是G极与衬底以及和S、D端之间的寄生电容;如下图所示,我们可以清晰的看到MOS结构中各寄生电容,不同结构MOS管之间有很大的差别。
1, CGS:G极与S极之间,以及G极与衬底之间靠近S端的平板电容之和。
2, CGD:G极与D极之间,以及G极与衬底之间靠近D端的平板电容之和。
3, CDS:由于S与衬底连接,所以CDS为D端与衬底之间的PN结电容。
4, Ciss:输入电容;将S和D极短接,测试G和S之间电容,zCiss=CGS+CGD;当输入电容充电/放电至阈值电压后,MOS管才能开启/关断。
Ciss会增加驱动功率,高频应用时会影响开关速度,降低驱动电路的输出阻抗有利于提高输出电流,提高开关速度。
5, Coss:输出电容;将S和G短接,测试D和S之间电容,Coss=CDS+CGD。
6, Crss:反向传输电容;测试D和G之间电容,Crss=CGD;该电容称为米勒电容,它影响开关的上升/下降时间,关断延时时间。
米勒电容的大小决定了MOS管开关时米勒平台时间的长短,米勒平台对于MOS管来说,是内部损耗较大的一个阶段。
7, QG:G极的总电荷量,MOS管达到导通状态时所需的电荷量。
既然已经有CGD,CGS参数,而Q=C*V,就能轻松计算Q的值,为什么需要单独的Q参数?这个问题值得深入思考;事实上通过后续MOS缓启动电路开启过程的分析,我们就会知道:QGD与CGD和QGS与CGS之间的关系是存在实际物理意义上差别的,不可等价计算。
8, QGS:G极/S极之间所需的电荷量。
打开MOS管并使MOS管达到最大通流能力所需的电荷量,后续章节具体分析。
9, QGD:G极/D极之间所需的电荷量。
QGD决定了米勒平台维持时间。
10, Q = C*V,开关时间t=Q/I,电荷容量越大,所需的开关时间T也越大,开关损耗越大。
开关损耗,主要是MOS管在开启或关闭时间段内,由于此时MOS管存在大电流,且DS之间存在高压降,所以存在较大的损耗,减小损耗的关键在于:缩短开关过程时间。