MOS管的主要参数与重要特性
双极性晶体管:NPN和PNP管;
单极性晶体管:场效应管(MOSFET和JFET);
MOS管相对三极管具有速度快、输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、容易集成等优点。
下面总结下其主要参数与重要特性,只有比较好的理解了各种参数和特性才能设计出稳健可靠的电路。
主要参数:
- 静态特性参数
BVDSS:漏源击穿电压,为正温度系数。
BVGS:栅源击穿电压
VGS(th):阈值电压,为负温度系数。
RDS(on):导通电阻;
RGS:栅源电阻,栅源之间电压与栅极电流之比;
IDSS:零栅压漏极电流,正温度系数;
IGSS:栅源漏电流,特定的栅源电压下流过栅极的电流;
- 动态特性参数
Ciss输入电容,漏源短接,交流信号测得的栅极和源极之间的电容。
Ciss=Cgs+Cgd,输入电容充电到阈值电压时器件开启,放电到一定值器件关断,因此驱动电路和Ciss对器件的开启和关断延时有直接影响;
Coss输出电容,栅源短接,交流信号测得漏极和源极之间的电容。
Coss=Cds+Cgd,对于软开关应用,可能引起电路谐振;
Crss反向传输电容,源极接地,测得漏极和栅极之间电容,等同于Cgd。
也叫做米勒电容,对于开关的上升和下降时间及其重要。
Td(on)导通延迟时间:栅源电压上升到10%栅极驱动电压时到漏电流升到规定电流的90%所经历的时间。
Td(off)关断延时时间:栅源电压下降到90%栅极驱动电压时到漏电流下降到规定电流的10%所经历的时间。
Tr:上升时间:漏极电流从10%上升到90%所经历的时间;
Tf:下降时间:漏极电流从90%下降到10%所经历的时间;
NF低频噪声系数:噪声是由管子内部载流子运动的不规则性所引起的,由于它的存在可以使放大器在没有信号输入时,输出端也会有不规格的电压电流变化。场效应管的噪声系数一般几个分贝,比双极性三极管的要小。
重要特性:
- 导通特性
导通的意义是作为开关,相当于开关闭合。Vgs满足一定条件就会导通。
- 损失特性
导通后均有导通电阻存在,电流就会被电阻消耗能量,这部分叫做导通损耗;
小功率的管子导通电阻一般几毫欧几十毫欧,Vgs电压不一样电阻也不一样。
管子在导通和截止时,两端电压有个降落过程,电流有个上升过程,在这段时间内
管子的损失是电压和电流的乘积,称之为开关损失;通常开关损失比导通损失大很
多,频率越快,损失越大。缩短开关时间,降低开关频率均能减小开关损失。
- 寄生电容驱动特性
GS GD之间存在寄生电容,MOS管的驱动理论上是对电容的充放电;
对电容的充电需要一个电流,由于电容充电瞬间可以看成短路,所以瞬间电流会比
较大,所以选型时需要注意抗冲击电流大小。
- 寄生二极管
漏极源极之间有个寄生二极管也叫做体二极管,在感性负载(马达继电器)应用
中,主要用来保护回路。不过体二极管只在单个MOS管中,集成芯片中是没有的。
- 转移特性
场效应管的转移特性是指漏源电压固定时,栅源电压Vgs对漏极电流Id的控制特性;
Vertical D-MOS管2N7002的转移特性;VDMOS的跨导(gm)线性度较好。
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