MOSFET跨導(dǎo)與夾斷區(qū)

相比于晶體管，MOSFET這個(gè)管子相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，它的工作過(guò)程理解起來(lái)還是有一定難度的。那么這其中最難以理解的部分，可能還是MOS管開(kāi)關(guān)損耗的理解。

相比導(dǎo)通損耗和續(xù)流損耗，MOS管開(kāi)通和管斷的過(guò)程要復(fù)雜得多。為了對(duì)MOS的開(kāi)通過(guò)程有更好的分析，我們先回顧兩個(gè)比較基本的概念。

U = I*R，R是電阻，它可以有效地表示流過(guò)電阻的電流變化對(duì)它兩端電壓的影響作用，比如如果流過(guò)這個(gè)電阻的電流越大，那么它兩端的電壓也就越高。

電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，如果我們用Λ來(lái)表示的話，那么上面這個(gè)式子就可以轉(zhuǎn)換為I=ΛU。

這個(gè)式子可以用來(lái)表示一個(gè)回路中電壓的變化對(duì)流過(guò)這個(gè)器件電流的影響。

這個(gè)影響可以是幅值，也可以是相位，幅值的影響大家都比較清楚，比如加在電阻兩端的電壓越高，那么流過(guò)它的電流也就越大。在對(duì)相位的影響上，最典型的場(chǎng)景，比如LC并聯(lián)諧振電路。

在MOS管這個(gè)器件，存在著一個(gè)跨導(dǎo)的概念。那么跨導(dǎo)，本質(zhì)上還是電導(dǎo)，表示一個(gè)器件中電壓的變化對(duì)電流的影響，但是它描述的卻是兩個(gè)回路的相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系。

具體在MOS中，跨導(dǎo)gm表示的是Vgs也就是柵極電壓對(duì)Ids的影響，用公式來(lái)描述的話，就是Ids = gm*（Vgs-Vth）。

上面這個(gè)公式表示的是什么意思呢？

①只有當(dāng)Vgs的電壓超過(guò)Vth電壓之后，Ids電流才會(huì)發(fā)生明顯的變化。

②在Vgs達(dá)到平臺(tái)電壓之前，Ids的電流和（Vgs-Vth）這兩者之間的差值呈現(xiàn)一個(gè)正比關(guān)系，這個(gè)正比關(guān)系的比例系數(shù)就是跨導(dǎo)。

跨導(dǎo)這個(gè)概念，有點(diǎn)類(lèi)似晶體管里面的電流放大倍數(shù)β，但是β這個(gè)參數(shù)表示的是電流和電流之間的關(guān)系，所以是放大倍數(shù)，不能稱(chēng)之為跨導(dǎo)。跨導(dǎo)這個(gè)特性是MOS管固有的自然屬性。

另外一個(gè)比較難以理解的過(guò)程，在平臺(tái)區(qū)，Vds的電壓才開(kāi)始直線下降。實(shí)際上Vds下降的過(guò)程對(duì)應(yīng)著夾斷區(qū)不斷變長(zhǎng)的過(guò)程。

夾斷點(diǎn)的電壓Vpinch-off始終等于Vgs – Vth，也就是不變的。隨著夾斷區(qū)不斷變長(zhǎng)，Vds的電壓肯定是不斷變小的，當(dāng)D端（漏極）的電壓也達(dá)到Vgs-Vth時(shí)，MOS管也就基本被完全開(kāi)通了。

在后續(xù)的過(guò)程中，Vd的電壓會(huì)逐漸降低到0V，這個(gè)時(shí)候基本上Vgd = Vgs（忽略MOS管導(dǎo)通阻抗的話）。一般在實(shí)際項(xiàng)目中，我們還會(huì)繼續(xù)抬升Vgs，進(jìn)一步拓寬溝道寬度，進(jìn)而減小Rds，但是這個(gè)時(shí)候Vgs的作用已經(jīng)很小了。

分析清楚了兩個(gè)相對(duì)比較難以理解的過(guò)程，我們下面就可以較為詳細(xì)地推導(dǎo)出管開(kāi)關(guān)損耗相關(guān)計(jì)算了。但是大家注意了，這些計(jì)算本質(zhì)上還只是近似估算，某種意義上講開(kāi)關(guān)損耗是沒(méi)有辦法精確計(jì)算的。

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