MOS管當(dāng)開關(guān)管是如何實用
信息來源：本站 日期：2017-06-11
MOS管是電壓驅(qū)動，按理說只需柵極電壓到到開啟電壓就能導(dǎo)通DS,柵極串多大電阻均能導(dǎo)通。但假如請求開關(guān)頻率較高時，柵對地或VCC能夠看做是一個電容，關(guān)于一個電容來說，串的電阻越大，柵極到達(dá)導(dǎo)通電壓時間越長，MOS處于半導(dǎo)通狀態(tài)時間也越長，在半導(dǎo)通狀態(tài)內(nèi)阻較大，發(fā)熱也會增大，極易損壞MOS,所以高頻時柵極柵極串的電阻不但要小，普通要加前置驅(qū)動電路的。下面我們先來理解一下MOS管開關(guān)的根底學(xué)問。
MOS管的開關(guān)特性
一、靜態(tài)特性
MOS管作為開關(guān)元件，同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)。由于MOS管是電壓控制元件，所以主要由柵源電壓uGS決議其工作狀態(tài)。 工作特性如下：
uGS<開啟電壓UT:MOS管工作在截止區(qū)，漏源電流iDS根本為0,輸出電壓uDS≈UDD,MOS管處于“斷開”狀態(tài)，其等效電路如下圖所示。
uGS>開啟電壓UT:MOS管工作在導(dǎo)通區(qū)，漏源電流iDS=UDD/（RD+rDS）。其中，rDS為MOS管導(dǎo)通時的漏源電阻。輸出電壓UDS=UDD·rDS/（RD+rDS），假如rDS《RD,則uDS≈0V,MOS管處于“接通”狀態(tài)，其等效電路如上圖（c）所示。
二、動態(tài)特性
MOS管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)發(fā)作轉(zhuǎn)換時同樣存在過渡過程，但其動態(tài)特性主要取決于與電路有關(guān)的雜散電容充、放電所需的時間，而管子自身導(dǎo)通和截止時電荷積聚和消散的時間是很小的。下圖 （a）和（b）分別給出了一個NMOS管組成的電路及其動態(tài)特性表示圖。
NMOS管動態(tài)特性表示圖
當(dāng)輸入電壓ui由高變低，MOS管由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)時，電源UDD經(jīng)過RD向雜散電容CL充電，充電時間常數(shù)τ1=RDCL.所以，輸出電壓uo要經(jīng)過一定延時才由低電平變?yōu)楦唠娖剑划?dāng)輸入電壓ui由低變高，MOS管由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時，雜散電容CL上的電荷經(jīng)過rDS停止放電，其放電時間常數(shù)τ2≈rDSCL.可見，輸出電壓Uo也要經(jīng)過一定延時才干轉(zhuǎn)變成低電平。但由于rDS比RD小得多，所以，由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換時間比由導(dǎo)通到截止的轉(zhuǎn)換時間要短。
由于MOS管導(dǎo)通時的漏源電阻rDS比晶體三極管的飽和電阻rCES要大得多，漏極外接電阻RD也比晶體管集電極電阻RC大，所以，MOS管的充、放電時間較長，使MOS管的開關(guān)速度比晶體三極管的開關(guān)速度低。不過，在CMOS電路中，由于充電電路和放電電路都是低阻電路，因而，其充、放電過程都比擬快，從而使CMOS電路有較高的開關(guān)速度。
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