詳細(xì)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(dāng)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(guān)斷,器件內(nèi)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(jìn)行分析。當(dāng)MOS管在最大線電壓下關(guān)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(tài)過程和漏感尖峰,則這個耦合回柵極的電壓很可能達(dá)到損壞器件的臨界點。因此,較好的設(shè)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(qū)動輸入端與柵極串聯(lián)電阻之間，而這個柵極串聯(lián)電阻值參考值為5 ~ 50Ω。值得注意的是,如果串聯(lián)電阻值選用過大,漏極到柵極的容性反饋容易引發(fā)高頻振蕩。

MOSFET柵極電壓對電流的影響

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(dǎo)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(chuàng)造和影響的（為了討論的簡便，這默認(rèn)體和源極是相連的）。導(dǎo)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(fù)的柵源電壓將造成一個耗盡區(qū)去拓展寬度，自邊界侵占溝道，使溝道變窄。

如果耗盡區(qū)擴(kuò)展至完全關(guān)閉溝道，源極和漏極之間溝道的電阻將會變得很大，F(xiàn)ET就會像開關(guān)一樣有效的關(guān)閉（如右圖所示，當(dāng)柵極電壓很低時，導(dǎo)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(dāng)柵極電壓足夠高時，溝道導(dǎo)通）。

增強(qiáng)模式

相反的，在一個n溝道"增強(qiáng)模式"器件中，一個正的柵源電壓是制造導(dǎo)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(yùn)動，形成了導(dǎo)電溝道。

但是首先，充足的電子需要被吸引到柵極的附近區(qū)域去對抗加在FET中的摻雜離子；這形成了一個沒有運(yùn)動載流子的被稱為耗盡區(qū)的區(qū)域，這種現(xiàn)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(dǎo)電溝道；這個過程叫做"反型"。

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