良许Linux教程网 干货合集 MOSFET和三极管ON状态有什么区别?

MOSFET和三极管ON状态有什么区别?

在ON状态下,MOSFET常用Rds来表示,而三极管通常使用饱和Vce来表示。

然而,是否存在反过来的情况,即三极管使用饱和Rce,而MOSFET使用饱和Vds呢?

在三极管的ON状态下,其工作于饱和区,导通电流Ice主要由基极驱动电流Ib和集电极-发射极电压Vce决定。由于基极驱动电流Ib通常不能保持恒定,因此导通电流Ice不能简单地由Vce来确定,因为在饱和状态下,Vce较小,所以一般使用饱和Vce来表示。

对于MOSFET,在ON状态下工作于线性区(类似于三极管的饱和区),导通电流Ids由栅-源电压Vgs和漏-源电压Vds决定。然而,MOSFET的栅-源电压Vgs通常可以保持不变,因此Ids仅受Vds影响,在固定的Vgs条件下,导通阻抗Rds基本保持不变,因此MOSFET采用Rds来表示。

值得注意的是,MOSFET的D(漏极)和S(源极)之间的电流可以双向流动。这正是MOSFET的一个显著优点,在同步整流中消除了DCM(Discontinuous Conduction Mode)的概念,能够实现能量的双向传输,从输入到输出,或者从输出返回到输入。

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接下来我们往深入一点来进行讨论。

深入讨论

问:MOS的D和S既然可以互换,那为什么又定义DS呢?

答:对于IC内部的MOS管,制造时肯定是完全对称的,定义D和S的目的是为了讨论电流流向和计算的时候方便。

问:既然定义D和S,它们到底有何区别呢?

答:对于功率MOS,有时候会因为特殊的应用,比如耐压或者别的目的,在NMOS的D端做一个轻掺杂区耐压,此时D、S会有不同。

问:D和S互换之后,MOS表现出来的特性,跟原来有何不同呢?比如Vth、弥勒效应、寄生电容、导通电阻、击穿电压Vds。

答:DS互换后,当Vgs=0时,只要Vds>0.7V管子也可以导通,而换之前不能。当Vgs>Vth时,反型层沟道已形成,互换后两者特性相同。

D和S的确定

我们只是说电流可以从D→S ,也可以从S→D。但是并不意味着:D和S,这两个端子的名字可以互换。

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DS沟道的宽度是靠GS电压控制的。当G固定了,谁是S就唯一确定了。

如果将上面确定为S端的认为是D;将原来是D的认为是S,并且给G和这个S施加电压,结果沟道并不变化,仍然是关闭的。

当Vgs没有到达Vth之前,通过驱动电阻R对Cgs充电,这个阶段的模型就是简单的RC充电过程。

当Vgs充到Vth之后,DS导电沟道开始开启,Vd开始剧烈下降。

按照I=C*dV/dt,寄生电容Cgd有电流流过,方向是G→D 。

按照G接点KCL Igd电流将分流IR,大部分驱动电流转向Igd,留下小部分继续流到Cgs。因此,Vgs出现较平坦变化的一小段。这就是miler平台。

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作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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