基于漏極導通區特性來理解MOSFET的開關過程

摘要：本文先解析了基于功率MOSFET的柵極電荷特性的開關過程；然后解析了一種更直觀明析的理解功率MOSFET開關過程的辦法：基于功率MOSFET的導通區特性的開關過程，并具體的闡述了其開關過程。開關過程中，功率MOSFET動態的經過是關斷區、恒流區和可變電阻區的過程。在跨過恒流區時，功率MOSFET漏極的電流和柵極電壓以跨導為正比例系列，線性增加。米勒平臺區對應著最大的負載電流。可變電阻區功率MOSFET漏極減小到額定的值。

MOSFET的柵極電荷特性與開關過程

盡管MOSFET在開關電源、電機控制等一些電子系統中得到廣泛的使用，但是許多電子工程師并沒有十分清楚的理解MOSFET開關過程，以及MOSFET在開關過程中所處的狀態。一般來說，電子工程師通常基于柵極電荷理解MOSFET的開通的過程，如圖1所示。此圖在MOSFET數據表中可以查到。

MOSFET的D和S極加電壓為VDD，當驅動開通脈沖加到MOSFET的G和S極時，輸入電容Ciss充電，G和S極電壓Vgs線性上升并到達門檻電壓VGS(th)，Vgs上升到VGS(th)之前漏極電流Id≈0A，沒有漏極電流流過，Vds的電壓保持VDD不變。

當Vgs到達VGS(th)時，漏極開始流過電流Id，然后Vgs持續上升，Id也逐漸上升，Vds依然保持VDD。當Vgs到達米勒平臺電壓VGS(pl)時，Id也上升到負載電流最大值ID，Vds的電壓開始從VDD下降。

米勒平臺期間，Id電流維持ID，Vds電壓不斷降低。

米勒平臺結束時刻，Id電流依然維持ID，Vds電壓降低到一個較低的值。米勒平臺結束后，Id電流依然維持ID，Vds電壓持續降低，但此時降低的斜率很小，因此降低的幅度也很小，最后穩定在Vds=Id×Rds(on)。因此通常可以認為米勒平臺結束后MOSFET基本上已經導通。

對于上述的過程，理解難點在于為什么在米勒平臺區，Vgs的電壓恒定?驅動電路依然對柵極提供驅動電流，依然對柵極電容充電，為什么柵極的電壓不上升?而且柵極電荷特性對于形象的理解MOSFET的開通過程并不直觀。因此，下面將基于漏極導通特性解MOSFET開通過程。

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