瑶芯微技术分享 | MOSFET开关过程详解
MOSFET开关过程详解
前言
由于MOSFET是电压型器件，当驱动电压Vgs大于Vth电压就可以开通，开通就是给寄生电容充电的过程，同理，关断就是寄生电容的放电过程。
寄生电容
输入电容Ciss=Cgs+Cgd，由DS短路测得
输出电容Coss=Cgd+Cds，GS短路，Cgd和Cds并联所得
反向传输电容Crss=Cgd，也叫米勒电容。这个电容不是恒定的，它随着G极和D极间电压变化而迅速变化，同时会影响G极和S极电容的充电
开通过程
Vth——MOSFET的GS极之间开启阈值电压，这个阈值电压（Gate-source threshold voltage），完整的标记为VGS(th)，是MOSFET的重要参数之一，一般简单标记为Vth，定义为可以在源极和漏极之间形成导电沟道的最小栅极偏压。
VP——米勒台阶电压，是指在MOSFET开关过程中，栅极电压在一定时间内保持稳定的电压值。在这个时间段内，栅极电压不随着栅极电流的变化而变化。
MOSFET从关闭到完全导通可以分为下面几个阶段：
0-t1（截止区）：在VGS还没到来之前的阶段，此时MOSFET完全没有打开，电路本质就是一个RC充放电电路，如下图所示，该阶段Id等于0，MOSFET处于截止状态。
t1-t2（饱和区）：MOSFET开始“松动”了，Id从0开始增加，按照一个压控电流源的形式和一定的斜率线性增加。该斜率由这个压控电流源的跨导决定。MOSFET在这个阶段有漏极电流开始流过，VDS仍然保持Vdd。此上升斜坡持续直至第二阶段的结束时刻，电流Id达到饱和或达到负载最大电流，VGS一直上升达到米勒平台电压VP
t2-t3（米勒区）：VGS被限制于固定值（MOSFET的传输特性），故在此期间Cgs不再消耗电荷，驱动电流转而流向Cgd并给其充电(Cgd先放电再充电，两端极性反转)。而随着VDS由高压降低到Id*RDS(on)，这个过程Cgd也随VDS变小增大，所以Ig给Cgd充电所需要的电荷比较大。因此Cgd电容的大小直接影响了MOSFET开关时间， 对于快速开关应用，尽量减小该平台时间。
t3-t4（线性区）：在Ig的继续充电下，VGS又进入线性上升阶段。这时候漏极电压下降至VDS=Id *RDS(on)，此时MOSFET的工作状态进入了电阻区，栅极电压不再受漏极电流影响自由上升。
MOSFET关断是开通的逆过程。
重点讨论：在米勒区，D极电压开始变化，就会产生非常大的dv/dt，通过电容Cgd，产生的电流为：
这个电流足够大，可以将驱动电路能够提供的电流都抽取过去，驱动电路的电流几乎全部流过Cgd，以扫除Cgd电容(米勒电容)存储的电荷，这样Cgs电容几乎没有电流流过，栅极电压也就基本维持不变，可以看到Vgs在一段时间t2- t3内维持一个平台电压。米勒平台电压，由系统的最大电流Id(max)和MOSFET的Vth、跨导来决定。
随着Vds电压不断的降低，Vgd的电压绝对值也不断的降低， Vgd的电压由负变为0，然后开始正向增加。当Vds电压降低到最低值时，米勒电容的电荷基本上被全部扫除。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由子文转载自瑶芯微电子公众号，原文标题为:技术分享 | MOSFET开关过程详解，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关研发服务和供应服务
相关推荐
技术分享 | 功率MOSFET雪崩特性
MOSFET的雪崩主要涉及在特定条件下（如高电压或大电流），其内部通过碰撞电离产生更多的电子-空穴对，导致电流急剧增加，对器件的性能造成影响。雪崩特性是MOSFET在设计和应用中需要考虑的重要参数，因为它直接关系到器件的安全运行和可靠性。本文中瑶芯微来为大家介绍功率MOSFET雪崩特性，希望对各位工程师朋友有所帮助。
技术分享 | 解析SiC MOSFET串扰特性
随着SiC MOSFET开关频率的不断增加，在半桥结构（如逆变电路、全桥电路等）桥臂串扰现象越发严重，易造成桥臂直通短路或影响可靠性，限制了SiC MOSFET开关频率及系统功率密度进一步提高。本文瑶芯微将为您解析SiC MOSFET串扰特性。
功率MOSFET的寄生导通行为和抑制方法
本文中瑶芯微将与大家分享功率MOSFET的寄生导通行为和抑制方法。SiC MOSFET和Super Junction MOSFET（简称SJ MOS）都是高速功率器件，经常被应用于大功率AC-DC电源、电动汽车充电桩、OBC等高频应用场合。较低的导通电阻和高速开关特性，获得较低的导通损耗和开关损耗，助力电源获得越来越高的功率密度，更小的体积，更高的效率，助力降低碳排放。
直流无刷电机驱动电路MOSFET应用
由于无刷电机具有高扭矩、长寿命、低噪声等优点，已经在各领域中得到了广泛应用。其内部电子绕组可看作一个电感线圈。如图1所示内部结构及电流波形，通过不断改变定子绕组中的电流方向，从而改变电磁铁的磁性，使得电机连续旋转。因此需要设计一个驱动电路，改变定子绕组中的电流方向才能使得转子旋转，常用驱动电路为三相全桥逆变电路。
SiC-MOSFET让汽车及工业设备更小更高效，宽耐压，开关损耗降低50%
世强硬创联合瑶芯微，爱仕特，派恩杰，瞻芯电子，中电国基南方，带来让汽车及工业设备更小更高效的SiC MOSFET系列产品，最高1700V宽耐压，开关损耗降低50%。
瑶芯SiC MOSFET荣获第十九届“中国芯”优秀技术创新产品奖
2024年11月7日，国内集成电路行业最受瞩目的年度评选—“中国芯”优秀产品征集结果在珠海正式揭晓，瑶芯微SiC MOSFET/AK1CK2M040WAM以技术创新性和优异的产品性能表现，在众多参评产品中脱颖而出，荣获2024年第十九届“中国芯”优秀技术创新产品奖。
技术分享 | 用于无人机电调中的MOSFET解析
无人机电调中的MOSFET管，在续航提升、电调性能等方面发挥着关键作用。瑶芯微推出了无人机专用MOSFET，采用屏蔽栅沟槽MOSFET AK1G4N013G-T，该器件Rds_on 最大1.3 mOhm，电压40V，DFN5X6封装，且具备超大电流关断能力，抗雪崩能力强等特点。
【视频】瑶芯微SiC MOSFET让汽车及工业设备更小更高效
型号- AKCK2M040WAM,AK1CK2M040WAM,AKCK2M050WAMH,AKCL0M040YAMH,AK2CK2M040WAMH,AKCL3M040YAMH,AKCK2M1K0DBMH,AKCK2M016WAMH
瑶芯微AKT4P100KL-A MOSFET，符合汽车AEC-Q101要求的小型负载电控模块反接保护解决方案
瑶芯（ALKAIDSEMI）推出的P-channel Trench MOSFET AKT4P100KL-A，不仅符合严苛的AEC-Q101标准，还采用先进的SGT技术，提供了完美的电源反接保护解决方案。 该解决方案不仅简化外围电路设计，降低了成本，还能够在电源极性接反的情况下，确保不会损坏控制模块或其它驱动负载。
【产品】100V/5.4mΩ的N沟道SGT MOSFET AKG10N054PM，超低导通电阻，耗散功率最大为192W
瑶芯微推出型号为AKG10N054PM的N沟道SGT MOSFET，器件具有极低的导通电阻和超级出色的EAS特性，器件漏-源电压最大额定值为100V，持续漏极电流最大额定值高达120A，栅-源电压最大额定值为±20V，器件耗散功率最大额定值为192W。
瑶芯微40V 1.1mΩ N-channel SGT MOSFET AKG40N011G，无人机高效率运行的保障之一
瑶芯（ALKAIDSEMI）N-channel SGT MOSFET AKG40N011G以其高电流承受能力、低导通电阻和低开关损耗，在无人机项目中具有非常大的应用潜力。这些特性不仅满足了严苛的工业应用标准，也反映了对高性能功率器件的市场需求。无论是在无人机的飞行控制系统、电机驱动器的精确调速，还是DC-DC转换器的高效率电源管理，AKG40N011G MOSFET都能够满足相应的严格要求。
电子商城
现货市场
服务
可定制EC风扇的尺寸/噪音/风量/风压/转速等性能参数，尺寸覆盖120mm~910mm,电压范围200-480V。
最小起订量： 10000 提交需求>
可定制高压电源模块的输入电压100VDC-2000VDC、功率范围5W-500W/4W-60W； 高压输出电源模块的输出电压100VDC-2000VDC。功率范围：4W-60W。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论