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怎么樣才可以徹底搞懂MOSFET?

fcsde-sh ? 來(lái)源:張飛實(shí)戰(zhàn)電子 ? 作者:張飛實(shí)戰(zhàn)電子 ? 2021-05-03 10:39 ? 次閱讀

我們現(xiàn)在知道了,只要讓MOSFET有一個(gè)導(dǎo)通的閾值電壓,那么這個(gè)MOSFET就導(dǎo)通了。那么在我們當(dāng)前的這個(gè)電路中,假設(shè)GS電容上有一個(gè)閾值電壓,足可以讓MOSFET導(dǎo)通,而且電容沒(méi)有放電回路,不消耗電流。那么DS導(dǎo)通,理論上等效電阻無(wú)窮小,我們把這個(gè)等效電阻稱(chēng)之為Rdson。當(dāng)MOSFET電流達(dá)到最大時(shí),則Rdson必然是最小的。對(duì)于MOSFET來(lái)說(shuō),Rdson越小,價(jià)格也就越貴。我們說(shuō)MOSFET從不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通,等效內(nèi)阻Rdson從無(wú)窮大變成無(wú)窮小,當(dāng)然這個(gè)無(wú)窮小也有一個(gè)值的。MOSFET導(dǎo)通了,但是它沒(méi)有回路。

以上這些就是MOSFET和三極管的區(qū)別。當(dāng)我們?cè)跍y(cè)量MOSFET時(shí),要想測(cè)量Rdson,先用鑷子夾在GS兩端短路掉,把GS電壓先放掉,放掉之后再測(cè)量DS兩端的阻抗,否則測(cè)出來(lái)的值就不準(zhǔn)。

02

接下來(lái)我們?cè)賮?lái)看MOS管的損耗問(wèn)題。

我們說(shuō),盡管導(dǎo)通后Rdson很小,但是一旦我走大電流,比如100A,最終還是有損耗的。我們把這個(gè)損耗叫做MOSFET的導(dǎo)通損耗,這個(gè)導(dǎo)通損耗,是由MOSFET的Rdson決定的,當(dāng)MOSFET選型確定了之后,它的Rdson不再變了。

另外,DS上流過(guò)的Id電流是由負(fù)載決定的。既然是由負(fù)載決定的,我們就不能改變電流,所以,我們說(shuō)MOSFET的導(dǎo)通損耗是由Rdson決定的。

我們看到,MOSFET的DS之間有一個(gè)二極管,我們把這個(gè)二極管稱(chēng)為MOSFET的體二極管。假設(shè)正向:由D指向S,那么,體二極管的方向是跟正向相反的,而且,這個(gè)體二極管正向不導(dǎo)通,反向會(huì)導(dǎo)通。所以,這個(gè)體二極管和普通二極管一樣,也有鉗位電壓,實(shí)際鉗位電壓跟體二極管上流過(guò)的電流是有關(guān)系的,體二極管上流過(guò)的電流越大,則鉗位電壓越高,這是因?yàn)轶w二極管本身有內(nèi)阻。

體二極管的功耗問(wèn)題。假設(shè)體二極管的壓降是0.7V,那么它的功耗P=0.7V*I,所以,它的功耗也是由負(fù)載決定的。所以,功耗也蠻大的。我們把體二極管的功耗稱(chēng)之為續(xù)流損耗。

那么,體二極管的參數(shù)我們?cè)趺慈ピO(shè)置呢?為了安全起見(jiàn),體二極管的電流,一般跟Id電流是接近或者相等的。另外,我們還要注意的是,這個(gè)體二極管并不是人為的刻意做上去的,而是客觀存在的。

03

對(duì)于MOSFET來(lái)說(shuō),我們來(lái)討論GS電容問(wèn)題。

我們要知道,MOSFET其實(shí)并不是一個(gè)MOSFET,它實(shí)際上是由若干個(gè)小的MOSFET合成的。既然是合成的,我們就討論下低壓MOSFET和高壓MOSFET的差異。

假設(shè)功率相等:3 KW

低壓:24V 電流:125A

高壓:310V 電流:9.7A

大家看到?jīng)]有,低壓電流大,高壓電流小。從內(nèi)阻法來(lái)分析:如果電流大,是不是等效為內(nèi)阻小啊;如果電流小,是不是內(nèi)阻大啊。所以,低壓器件要求內(nèi)阻小,高壓內(nèi)阻大了。

從電壓角度比較分析:

從耐壓來(lái)看,則多個(gè)串聯(lián);從電流來(lái)看,則多個(gè)并聯(lián)。所以:

低壓:24V 電流:125A 內(nèi)阻小 多個(gè)管子并聯(lián) 耐壓很難做高

高壓:310V 電流:9.7A 耐壓高多個(gè)管子串聯(lián) 內(nèi)阻必然大

所以根據(jù)上面分析,得出一個(gè)結(jié)論:

高壓MOSFET,Rdson大;低壓MOSFET,Rdson小。

MOSFET的GS電容:

低壓:24V 電流:125A

內(nèi)阻小 多個(gè)管子并聯(lián) 耐壓很難做高 gs電容大

高壓:310V 電流:9.7A

耐壓高 多個(gè)管子串聯(lián) 內(nèi)阻必然大 gs電容小

由于一個(gè)MOSFET里面集成了大量的小的mosfet,實(shí)際上在制造工藝的工程中,是用金子來(lái)做的。如果里面有一些管子壞了,是測(cè)量不出來(lái)的,這就是大品牌和小品牌的差異。

那么,我們來(lái)看一下啊,MOSFET的GS電容對(duì)管子開(kāi)通特性的影響。我們說(shuō),高壓的管子,它的GS電容小。要想把管子開(kāi)通,無(wú)非是對(duì)這個(gè)電容充電,讓它什么時(shí)候充到閾值電壓,對(duì)不對(duì)?那么我們來(lái)看,當(dāng)電流相等的情況下,對(duì)GS電容進(jìn)行充電。

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既然是對(duì)GS電容充電,那就看這個(gè)電容的大小啊,是吧。比方說(shuō),一個(gè)截面積小的水缸,和一個(gè)截面積很大的水缸,用相等的電流或者電荷數(shù)對(duì)它進(jìn)行充電,大水缸充起來(lái),電位升高的慢;小水缸充起來(lái),電位升高的快。

我們說(shuō),高壓MOS管相等的電流進(jìn)行充電,那么很明顯,結(jié)電容大的,則充的慢,也就是說(shuō)開(kāi)通的慢;GS電容小,則開(kāi)通快。高壓MOSFET開(kāi)通快,低壓MOSFET開(kāi)通慢。

補(bǔ)充問(wèn)題:

高壓MOSFET,Rdson大,一般幾十mΩ,比如50mΩ,可以通到十幾A就不錯(cuò)了。但是功率并不小,因?yàn)殡妷焊甙 ?/p>

低壓MOSFET,Rdson小,一般幾mΩ,比如3mΩ,可以做到幾十,甚至100A。下篇文章我們來(lái)講一下MOSFET的開(kāi)通和關(guān)斷

上期回顧:

原文標(biāo)題:從無(wú)到有,徹底搞懂MOSFET講解(二)

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責(zé)任編輯:haq

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原文標(biāo)題:從無(wú)到有,徹底搞懂MOSFET講解(二)

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