從無到有,徹底搞懂MOSFET講解(四)
? ? ??我們上一章講到了米勒電容,它在MOSFET開通過程中,扮演著十分重要的角色。為什么呢?待會兒再來看。
我們先來研究一下MOSFET如何進行導(dǎo)通的。首先,它和三極管一樣,也有一個導(dǎo)通閾值。在模電里面,閾值的概念是必須要理解的。也就是說,任何器件的導(dǎo)通和關(guān)斷都要有一定的電壓,對應(yīng)的就是開通電壓 和 關(guān)斷電壓,我們把這個電壓叫做閾值。同樣的,MOSFET也有閾值電壓。
MOSFET導(dǎo)通電壓:4.5V 2V 1V。
這個電壓的高低在我們電路中,有多大的作用呢?我們知道了,MOSFET柵源之間是有壓差Vgs(導(dǎo)通閾值電壓),那么,由于布局等因素,GND上會有干擾存在,地上就會毛刺,所以,控制的信號線上也會有干擾毛刺吧,這些毛刺是疊加在有效的控制波形上的,比如說疊加在方波上。
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如上圖所示,比如說地上有了毛刺了,本來是不導(dǎo)通的,由于毛刺的存在,就會讓MOSFET誤導(dǎo)通。
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同樣的,在高電平時也可能會產(chǎn)生毛刺是吧。那么高的毛刺沒有關(guān)系,低的毛刺有可能造成誤關(guān)斷。上面講的誤關(guān)斷,誤開通,我們叫做誤觸發(fā)。
所以,從抗干擾角度來看:閾值電壓越高越好。當然,高閾值和低閾值都有它們各自的優(yōu)缺點。等我們把MOSFET導(dǎo)通原理講清楚了之后,再來分析閾值高低閾值導(dǎo)通電壓的各自優(yōu)勢劣勢,這涉及到器件選型。
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我們接下來來研究MOSFET的導(dǎo)通,就用比較經(jīng)典的4.5V導(dǎo)通閾值電壓來進行講解。
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我們看上面這幅圖。我們知道,對于N型的晶體管或者三極管來說,要想飽和導(dǎo)通,它的E極需要接地。但是對于MOSFET來說,要想導(dǎo)通,不一定非要接地,而是談它的GS之間的壓差,也就是GS壓差要大于4.5V(這是假設(shè)導(dǎo)通閾值是4.5V),換句話說,GS電容上兩端的電壓>4.5V,MOSFET就是導(dǎo)通的。這個和三極管還是有區(qū)別的。
所以,MOSFET的S源極也可以接地,也可以不接地,只要壓差大于4.5V,它就導(dǎo)通。不過,為了后面的討論方便,我們還是把S極接地,討論起來就相對方便。
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假設(shè)柵極加一個控制信號時:
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高電平肯定需要大于4.5V,這里我們?nèi)?2V。高電平,我們叫做ON,代表管子開通;低電平就是OFF了,為0V。
我們先看ON期間,管子是導(dǎo)通的是吧,來看一下它的回路是什么樣子的。
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分別有兩個回路,如上圖所示。當有了回路之后,還要分2種情況進行討論。
我們看GS之間的電阻和電容,它們的阻抗是一樣的嗎?需要討論在充電瞬間,電阻R2和電容C3的內(nèi)阻關(guān)系。
很明顯,剛開始電壓剛剛上電時,電容等效成短路,基本上電流都是從電容上走的。隨著給電容進行充電,這個時候電容上的電壓越來越高,電容的等效阻抗也會越來越高,那么,電阻也會流過電流。
GS電容充電過程分三個階段:
1.?GS電容的內(nèi)阻為0,幾乎所有的電流,從電容上走;
2.?GS電容沒有充滿的情況下,電流分別從電阻及電容流過,但主要的電流依舊 從電容走;
3.?電容充滿了,電流不從電容走,只有很小的電流從電阻走。
這個階段我們討論的是:GS電容和下拉電阻的回路分流問題。
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上圖就是GS電容的充電電壓波形示意。