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詳細解析MOS管柵極最高電壓-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2021-01-07 

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詳細解析MOS管柵極最高電壓-KIA MOS管


MOS管柵極最高電壓

MOS管柵極最高電壓:大部分MOS管指定了最大柵源極間電壓(±20V)。如果超過這個限制,器件就容易被損壞。


當MOS管工作時使用柵極輸入電阻,并在一個具有較大供電電壓的電路中快速關斷,器件內部的米勒電容就會耦合一個電壓尖峰到柵極,引起柵極電壓超限的問題。


MOS管柵極最高電壓:以一個工作于直流線電壓為160V(最大可為186V )電路中的正激變換器為例進行分析。當MOS管在最大線電壓下關斷,它的漏極電壓上升到2倍線電壓即372V。這個正向電壓前沿的一部分耦合回來,由Crss和Ciss分壓。


對于MTH7N45管,Crss = 150pF ,Ciss= 1800pF。那么耦合回柵極的電壓是372x150÷(150 + 1800) =29V。這個電壓值超過了最大柵源極間電壓,會損壞柵極。


柵極電阻會減小電壓的幅值,但如果考慮線電壓瞬態過程和漏感尖峰,則這個耦合回柵極的電壓很可能達到損壞器件的臨界點。因此,較好的設計方法是用一個18V的齊納二極管來限制柵極電壓。


一些制造商建議鉗位二極管安裝在驅動輸入端與柵極串聯電阻之間,而這個柵極串聯電阻值參考值為5 ~ 50Ω。值得注意的是,如果串聯電阻值選用過大,漏極到柵極的容性反饋容易引發高頻振蕩。


MOSFET柵極電壓對電流的影響


MOS管柵極最高電壓


圖中顯示的是電子密度的變化。閾值電壓在0.45V左右。


FET通過影響導電溝道的尺寸和形狀,控制從源到漏的電子流(或者空穴流)。溝道是由(是否)加在柵極和源極的電壓而創造和影響的(為了討論的簡便,這默認體和源極是相連的)。導電溝道是從源極到漏極的電子流。


耗盡模式

在一個n溝道"耗盡模式"器件,一個負的柵源電壓將造成一個耗盡區去拓展寬度,自邊界侵占溝道,使溝道變窄。


如果耗盡區擴展至完全關閉溝道,源極和漏極之間溝道的電阻將會變得很大,FET就會像開關一樣有效的關閉(如右圖所示,當柵極電壓很低時,導電溝道幾乎不存在)。


類似的,一個正的柵源電壓將增大溝道尺寸,而使電子更易流過(如右圖所示,當柵極電壓足夠高時,溝道導通)。


增強模式

相反的,在一個n溝道"增強模式"器件中,一個正的柵源電壓是制造導電溝道所必需的,因為它不可能在晶體管中自然的存在。正電壓吸引了體中的自由移動的電子向柵極運動,形成了導電溝道。


但是首先,充足的電子需要被吸引到柵極的附近區域去對抗加在FET中的摻雜離子;這形成了一個沒有運動載流子的被稱為耗盡區的區域,這種現象被稱為FET的閾值電壓。更高的柵源電壓將會吸引更多的電子通過柵極,則會制造一個從源極到漏極的導電溝道;這個過程叫做"反型"。





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