嘉峪检测网 2024-12-18 08:22
导读：本文介绍了MOSFET的动态参数指标。
MOS管动态参数指标包含：栅极总充电电荷（QG）、栅源充电电荷（QGS）、栅漏充电电荷（QGD）、跨导（Gm）、导通延迟时间（TDON）、关断延迟时间（TDOFF）、上升时间（TR）、下降时间（TF）、输入电容（CISS）、输出电容（COSS）、反向传输电容（CRSS）。
1、开关参数
导通延迟时间（TDON）、关断延迟时间（TDOFF）、上升时间（TR）、下降时间（TF）都属于MOS管开关参数，主要影响MOS管的开关性能及开关损耗。
开通延迟时间（TDON）
VGS爬升到VTH的时间，即有输入电压上升到10%开始到VDS下降到其幅值90%的时间，此时的输入电容是CGS+CGD，TDON时间非常短，对电路影响可忽略。
图1：MOS管开通延迟时间（Tdon）
上升时间(Tr)
VGS到VTH后，MOS管开始导通的时间，即输出电压VDS从90%下降到其幅值10%的时间，两个阶段：漏极电流按照转移曲线随栅极电压从0开始上升并达到负载电流的时间；漏极电压开始下降并达到导通压降的时间。
在Tr时间内，MOS管同时承受高耐压和大电流，是产生开关损耗的主要因素，而通过减小栅极驱动电阻和CGD，可以减小Tr时间而减小开关损耗，反激应用时对EMI影响更大。
下降时间（TF）
指栅极电压在TDOFF后达到门限电压的时间，即输出电压下降到90%开始到VDS上升到其关断电压时10%的时间，两个阶段：漏极电压从导通电压上升到输入电压，漏极电流从负载电流下降到零这两个区域，在TF内损耗也较大，此段时间要通过减小栅极反抽电阻和输入电容来减小。
关断延迟时间(TDOFF)
指栅极电压下降到使漏极电流达到负载电流开始饱和的电压值的时间，即输入电压下降到90%开始到VDS上升到其关断电压时10%的时间，这段时间内，漏极电压和电流还没有变化。这个参数影响电路的最高工作频率，最小占空比、因而在反激应用中可能影响空载电压和OCP。
图2：MOS管开通延迟时间（TDOFF）
2、容性参数
MOS管容性参数包含：输入电容（CISS）、输出电容（COSS）、反向传输电容（CRSS）。
图3：MOS管寄生电容等效电路
输入电容（CISS）
输入电容是栅极与源极、漏极之间的总电容，由栅源电容（CGS）和栅漏电容(CGD)并而成，即CISS=CGS+CGD。将漏-源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容，表示当外部施加电压时所需要的电荷量。
输入电容影响MOS管的开关速度，当输入电容充电至阀值电压时，MOS管才能开启，而放电至一定值时，器件才能关断，驱动电路和CISS电容对MOS管的开启和关断延时有着直接影响。输入电容越小、Qg(on)越小、开关速度越快，开关损耗越小。
输出电容（COSS）
输出电容是漏极与源极之间的总电容，由漏源电容（CDS）和栅漏电容（CGD）并联，即COSS=CDS+CGD。将栅-源短接，用交流信号测得的漏极和源极之间的电容就是输出电容，在软开关的应用中，COSS非常重要，它可能引起电路的谐振。
反向传输电容（CRSS）
反向传输电容等同于栅漏电容（CGD）,在源极接地的情况下，测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容，也叫做米勒电容。反向传输电容对于开关的上升和下降时间是一个重要的参数，它还影响着关断延时时间，电容值随着漏源电压的增加而减小。
【重要知识点】
输入电容（CISS）对MOS管的开启和关断延时有着直接的影响；COSS影响关断时间Tf的快慢，影响损耗和EMI;CRSS对TR及TF影响很大，还影响TD(OFF)严重影响开关损耗和EMI性能。
3、驱动电荷参数
驱动电荷是指MOS管开关过程中所需电荷的数量：包括总的驱动电荷（QG）、栅极-源极充电电荷（QGS）、栅极-漏极充电电荷（QGD）。QG决定着栅极峰值电流及驱动损耗，QGD相当于米勒电容CRSS，依存电源电压VDS，影响开关特性；高频（f≥100kHZ）应用中，若Ron*Qg和Ron*Qgd的积越小，器件的性能就越高。
图4：栅源电压和栅电荷的函数曲线
跨导（Gm）
是指漏极输出电流的变化量与栅源电压变化量之比，是栅源电压对漏极电流控制能力大小的量度，Gm与VGS的转移关系参考MOS管的转移特性曲线性。MOS管的增益，电导G是电阻R的倒数，而跨导则指输出端电流变化与输入端电压变化间的比值。
跨导由沟道的长度与宽度比、栅极氧化物厚度所决定；VGS达VTH后，Gm随着漏极电流而显著增大，并且在漏极电流达到一个确定值之后成为一个常数；如果Gm足够大，较小的栅极驱动电压就能处理很大的漏极电流；由于在高温时迁移率的降低，Gm随着温度的升高而减小。
【重要知识点】
跨导的影响仅仅是在开关过渡过程中显现出来，但会影响EMI和开关损耗。
来源：Internet
