一直以來，MOS管都是大家的關注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在，小編將詳細解讀MOS管加電阻的原理，可謂全網(wǎng)最全，詳細內(nèi)容請看下文。
一、MOS管的構造
MOS管的構造是在一塊摻雜濃度較低的P型半導體硅襯底上，用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的 N+區(qū)，并用金屬鋁引出兩個電極，分別作為漏極D和源極S。然后在漏極和源極之間的P型半導體表面復蓋一層很薄的二氧化硅(Si02)絕緣層膜，在再這個絕緣層膜上裝上一個鋁電極，作為柵極G。這就構成了一個N溝道(NPN 型)增強型MOS管。它的柵極和其它電極間是絕緣的。
同樣用上述相同的方法在一塊摻雜濃度較低的N型半導體硅襯底上，用半導體光刻、擴散工藝制作兩個高摻雜濃度的P+區(qū)，及上述相同的柵極制作過程，就制成為一個P溝道(PNP型)增強型MOS管。圖1-1所示(a )、(b)分別是P溝道MOS管道結構圖和代表符號。
2、MOS 管的工作原理：
從圖1-2-(a)可以看出，增強型MOS管的漏極D和源極S之間有兩個背靠背的PN結。當柵-源電壓VGS=0 時，即使加上漏-源電壓VDS，總有一個PN結處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒有導電溝道(沒有電流流過)，所以這時漏極電流ID=0。此時若在柵-源極間加上正向電壓，圖 1-2-(b)所示，即VGS>0，則柵極和硅襯底之間的SiO2絕緣層中便產(chǎn)生一個柵極指向P型硅襯底的電場，由于氧化物層是絕緣的，柵極所加電壓 VGS無法形成電流，氧化物層的兩邊就形成了一個電容，VGS等效是對這個電容充電，并形成一個電場，隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在這個電容的另一邊就聚集大量的電子并形成了一個從漏極到源極的N型導電溝道，當VGS大于管子的開啟電壓VT(一般約為2V)時，N溝道管開始導通，形成漏極電流ID，我們把開始形成溝道時的柵-源極電壓稱為開啟電壓，一般用VT表示?？刂茤艠O電壓VGS的大小改變了電場的強弱，就可以達到控制漏極電流 ID的大小的目的，這也是MOS管用電場來控制電流的一個重要特點，所以也稱之為場效應管。
二、詳細分析、解讀MOS管加電阻的原理
我們經(jīng)常會聽到在MOSFET柵極前增加一個電阻。那么，為什么要增加這個電阻，進一步地來講，為什么要增加一個100Ω電阻? 在MOSFET的柵極前增加一個電阻?從本質上來講，MOS管工作時柵極上并不需要串聯(lián)任何電阻。還有一種情況，也就是MOS管柵極存在的寄生電容。一般為了加快MOS管導通和截止的速度，降低其導通和截止過程中的產(chǎn)生損耗，柵極上的等效電阻是應該越小越好，最好為0。
但我們卻經(jīng)常會看到關于MOSFET的電路中，柵極前串聯(lián)著一個電阻。如下圖：
那為什么要串聯(lián)這個電阻呢? 在開關狀態(tài)下，通常解釋就是為了防止MOSFET在開關過程中會產(chǎn)生震蕩波形，因為這會增加MOSFET開關損耗，不僅如此，如果震蕩過大，還會引起MOS管被擊穿。再進一步講，為什么電阻是100Ω呢? 我在網(wǎng)上看到一個仿真試驗，實驗在MOSFET電路中的柵極串聯(lián)電阻R3，分別對它取1歐姆，10歐姆，50歐姆進行仿真實驗： a. 當R3為1歐姆時，輸出電壓Vds上出現(xiàn)高頻震蕩信號。 b. 當R3為10歐姆時，輸出電壓Vds的高頻震蕩信號明顯被衰減。 c. 當R3為50歐姆時，輸出電壓Vds的上升沿變得緩慢。其柵極電壓上，因為漏極-柵極之間的米勒電容效應引發(fā)了臺階。此時對應的MOS管的功耗大大增加。 簡單來說，如果它的取值小了，就會引起輸出振鈴，如果大了就會增加MOS管的開關過渡時間，從而增加其功耗。 是不是看到這里，還是不太清楚選值為100Ω的作用在哪里?我們以上面提到的開關震蕩再進深一步探討。這是一張MOSFET的驅動電路圖：
功率MOS管的驅動電路中會分布各種電感，例如圖中的L，它們與MOSFET的Cgd, Cge會形成諧振電路：對開關驅動信號中的高頻諧波分量產(chǎn)生諧振，進而引起功率管輸出電壓的波動。 MOS管的柵極串聯(lián)電阻Rg，會增大MOS管驅動回路中的損耗，然后降低諧振回路的Q值，使得電感與電容諧振現(xiàn)象快速衰減。 在這里我們可以理解到，MOS管柵極上所串聯(lián)的電阻，是根據(jù)具體的MOS管和電路分布雜散電感來確定。 這跟我們上面提到阻值影響相關的，下面會詳細提到：
如上圖，當Rg值比較小時，驅動電壓上沖會比較高，震蕩較多，L(電感)越大也越明顯，此時會對MOSFET及其他器件性能產(chǎn)生一定影響。 此外，驅動電流的峰值也比較大，但是一般情況下，IC的驅動電流輸出能力是有一定限制的。 當阻值過大時，實際驅動電流達到IC輸出的最大值時，IC輸出就相當于一個恒流源，會對Cgs線性充電，驅動電壓波形的上升率會變慢。 而驅動波形上升比較慢的話，如果MOSFET有較大電流通過時就有不利影響。 可以得出，阻值過大過小都是對MOSFET驅動電路產(chǎn)生一定不利影響的，而如何確定出合適的阻值，一般是根據(jù)管子的電流容量和電壓額定值以及開關頻率，來選取Rg的數(shù)值。
以上所有內(nèi)容便是小編此次為大家?guī)淼乃薪榻B，如果你想了解更多有關它的內(nèi)容，不妨在我們網(wǎng)站進行探索哦。
下載文檔
