01
我們現在知道了,只要讓MOSFET有一個導通的閾值電壓,那么這個MOSFET就導通了。那么在我們當前的這個電路中,假設GS電容上有一個閾值電壓,足可以讓MOSFET導通,而且電容沒有放電回路,不消耗電流。那么DS導通,理論上等效電阻無窮小,我們把這個等效電阻稱之為Rdson。當MOSFET電流達到最大時,則Rdson必然是最小的。對于MOSFET來說,Rdson越小,價格也就越貴。我們說MOSFET從不導通變為導通,等效內阻Rdson從無窮大變成無窮小,當然這個無窮小也有一個值的。MOSFET導通了,但是它沒有回路。
以上這些就是MOSFET和三極管的區別。當我們在測量MOSFET時,要想測量Rdson,先用鑷子夾在GS兩端短路掉,把GS電壓先放掉,放掉之后再測量DS兩端的阻抗,否則測出來的值就不準。
02
接下來我們再來看MOS管的損耗問題。
我們說,盡管導通后Rdson很小,但是一旦我走大電流,比如100A,最終還是有損耗的。我們把這個損耗叫做MOSFET的導通損耗,這個導通損耗,是由MOSFET的Rdson決定的,當MOSFET選型確定了之后,它的Rdson不再變了。
另外,DS上流過的Id電流是由負載決定的。既然是由負載決定的,我們就不能改變電流,所以,我們說MOSFET的導通損耗是由Rdson決定的。
我們看到,MOSFET的DS之間有一個二極管,我們把這個二極管稱為MOSFET的體二極管。假設正向:由D指向S,那么,體二極管的方向是跟正向相反的,而且,這個體二極管正向不導通,反向會導通。所以,這個體二極管和普通二極管一樣,也有鉗位電壓,實際鉗位電壓跟體二極管上流過的電流是有關系的,體二極管上流過的電流越大,則鉗位電壓越高,這是因為體二極管本身有內阻。
體二極管的功耗問題。假設體二極管的壓降是0.7V,那么它的功耗P=0.7V*I,所以,它的功耗也是由負載決定的。所以,功耗也蠻大的。我們把體二極管的功耗稱之為續流損耗。
那么,體二極管的參數我們怎么去設置呢?為了安全起見,體二極管的電流,一般跟Id電流是接近或者相等的。另外,我們還要注意的是,這個體二極管并不是人為的刻意做上去的,而是客觀存在的。
03
對于MOSFET來說,我們來討論GS電容問題。
我們要知道,MOSFET其實并不是一個MOSFET,它實際上是由若干個小的MOSFET合成的。既然是合成的,我們就討論下低壓MOSFET和高壓MOSFET的差異。
假設功率相等:3 KW
低壓:24V 電流:125A
高壓:310V 電流:9.7A
大家看到沒有,低壓電流大,高壓電流小。從內阻法來分析:如果電流大,是不是等效為內阻小啊;如果電流小,是不是內阻大啊。所以,低壓器件要求內阻小,高壓內阻大了。
從電壓角度比較分析:
從耐壓來看,則多個串聯;從電流來看,則多個并聯。所以:
低壓:24V 電流:125A 內阻小 多個管子并聯 耐壓很難做高
高壓:310V 電流:9.7A 耐壓高多個管子串聯 內阻必然大
所以根據上面分析,得出一個結論:
高壓MOSFET,Rdson大;低壓MOSFET,Rdson小。
MOSFET的GS電容:
低壓:24V 電流:125A
內阻小 多個管子并聯 耐壓很難做高gs電容大
高壓:310V 電流:9.7A
耐壓高 多個管子串聯 內阻必然大 gs電容小
由于一個MOSFET里面集成了大量的小的mosfet,實際上在制造工藝的工程中,是用金子來做的。如果里面有一些管子壞了,是測量不出來的,這就是大品牌和小品牌的差異。
那么,我們來看一下啊,MOSFET的GS電容對管子開通特性的影響。我們說,高壓的管子,它的GS電容小。要想把管子開通,無非是對這個電容充電,讓它什么時候充到閾值電壓,對不對?那么我們來看,當電流相等的情況下,對GS電容進行充電。
既然是對GS電容充電,那就看這個電容的大小啊,是吧。比方說,一個截面積小的水缸,和一個截面積很大的水缸,用相等的電流或者電荷數對它進行充電,大水缸充起來,電位升高的慢;小水缸充起來,電位升高的快。
我們說,高壓MOS管相等的電流進行充電,那么很明顯,結電容大的,則充的慢,也就是說開通的慢;GS電容小,則開通快。高壓MOSFET開通快,低壓MOSFET開通慢。
補充問題:
高壓MOSFET,Rdson大,一般幾十mΩ,比如50mΩ,可以通到十幾A就不錯了。但是功率并不小,因為電壓高啊。
低壓MOSFET,Rdson小,一般幾mΩ,比如3mΩ,可以做到幾十,甚至100A。 下篇文章我們來講一下MOSFET的開通和關斷
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