MOSFET的寄生电容是如何影响其开关速度的?

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内容提要

MOSFET的等效电路包括寄生电容CGS、CGD和CDS。寄生电容会影响开关速度,RG越大充电时间越长,RG太小会对前级驱动电路造成冲击。常用的高速驱动电路包括BJT和快恢复二极管。在实际应用中,可以在栅源之间并联电阻防止MOSFET处于非理性状态。残留电荷会导致MOSFET工作在放大状态,通过并联电阻泄放残留电荷可以防止这种情况发生。

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延伸解读

数据手册中的电容参数与内部寄生电容的关系

数据手册通常不直接给出CGS、CGD和CDS,而是提供CISS、COSS和CRSS。根据文章,CISS=CGS+CGD(CDS短路时),COSS=CDS+CGD,CRSS=CGD。理解这些关系有助于从手册参数推算内部电容,从而评估开关速度。例如,CRSS直接对应CGD,而CGD在开关过程中影响米勒平台。

栅极电阻RG的权衡:速度与驱动冲击

RG增大,寄生电容充电时间变长,开关速度降低,过渡期间MOSFET处于放大区,功耗增加。但RG过小或短路,驱动瞬间前级需提供大电流,可能损坏驱动电路。因此,在高速开关应用中,RG通常取几Ω到几十Ω,需在开关速度和驱动能力间平衡。

高速驱动电路与关断加速技巧

为满足驱动电流要求,常用互补BJT射随器:Q1开启时充电,Q2关断时放电。若需更快关断,可在栅极电阻上并联快恢复二极管,使放电回路绕过电阻,从而缩短关断时间。这些方法针对寄生电容的充放电路径进行优化。

栅源并联电阻的作用与残留电荷风险

在栅源间并联几KΩ到上百KΩ的电阻,可防止前级驱动失效时MOSFET处于不确定状态。残留电荷会使UGS高于阈值但不足以充分导通,导致MOSFET工作在放大区,功耗过大而损坏,低阈值电压器件更易发生。并联电阻可泄放残留电荷,避免此风险。

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Q&A

MOSFET的寄生电容有哪些?

MOSFET的寄生电容包括CGS、CGD和CDS。

RG对MOSFET开关速度有什么影响?

RG越大,MOSFET的充电时间越长,RG太小会对前级驱动电路造成冲击。

如何防止MOSFET处于非理性状态?

可以在MOSFET的栅源之间并联电阻,以防止其处于非理性状态。

残留电荷对MOSFET有什么影响?

残留电荷会导致MOSFET工作在放大状态,增加功耗并可能损坏器件。

在高速开关应用中,常用的驱动电路有哪些?

常用的高速驱动电路包括BJT和快恢复二极管。

如何加快MOSFET的关断速度?

可以在栅极电阻上并联一个快恢复二极管,以加快关断速度。

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