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的寄生电容对开关速度有影响。过大的RG会延长充电时间,过小的RG会对前级驱动电路造成冲击。常用的高速驱动电路采用互补的BJT构成射随器,可以增加泄放电阻来防止MOSFET处于非理性状态。在低阈值电压的MOSFET中,通过栅源间的并联电阻泄放寄生电容上的残留电荷。

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延伸解读

寄生电容参数在数据手册中的对应关系

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等于CGS加CGD(CDS短路时),COSS等于CDS加CGD,CRSS等于CGD。理解这些对应关系,有助于从手册参数反推实际寄生电容,从而评估开关速度。

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,MOSFET导通变慢,在饱和区停留时间增加,功耗上升;RG过小或短路,则驱动瞬间前级需提供大电流,可能冲击驱动电路。高速开关应用中,RG一般取几Ω到几十Ω,需在开关速度与驱动能力间平衡。

高速驱动电路中的泄放与加速措施

为满足驱动电流要求,常用互补BJT构成射随器: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。此外,栅源间并联几kΩ到上百kΩ电阻,可在驱动失效时泄放残留电荷,防止MOSFET误开启。

残留电荷导致的非理性状态风险

寄生电容上的残留电荷可能使UGS高于阈值但不足以充分导通,MOSFET工作在放大区,同时承受较大电压和电流,导致功耗过大甚至损坏。低阈值电压的MOSFET更易发生。栅源间并联电阻可泄放残留电荷,避免这种非理性状态。

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Q&A

MOSFET的寄生电容有哪些类型?

MOSFET的寄生电容包括CGS、CGD和CDS。

RG的大小如何影响MOSFET的开关速度?

RG越大,寄生电容的充电时间越长,导致MOSFET导通速度变慢。

在高速开关应用中,RG的推荐值是多少?

在高速开关应用中,RG一般取几Ω到几十Ω。

如何防止MOSFET处于非理性状态?

可以在MOSFET的栅源之间并联一个几KΩ到上百KΩ的电阻来防止非理性状态。

寄生电容的残留电荷会导致什么问题?

寄生电容的残留电荷可能导致MOSFET工作在放大状态,造成损坏。

如何提高MOSFET的关断速度?

可以在栅极电阻上并联一个快恢复二极管,以提高关断速度。

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