MOSFET和三极管ON状态有什么区别?
内容提要
在ON状态下,三极管使用饱和Vce表示,MOSFET使用饱和Vds表示。MOSFET的D和S之间的电流可以双向流动,实现能量的双向传输。D和S的定义是为了讨论电流流向和计算方便。D和S互换后,特性相同。DS沟道的宽度由GS电压控制,确定了S端。
延伸解读
为何三极管用Vce而MOSFET用Rds表示导通状态
三极管导通时基极驱动电流Ib通常不恒定,导致导通电流Ice不能仅由Vce确定,因此用饱和Vce表示。而MOSFET的栅源电压Vgs可保持不变,导通电流Ids仅受Vds影响,导通阻抗Rds基本恒定,故用Rds表示。这反映了两种器件在导通状态下的不同控制特性。
MOSFET的D和S互换后的特性差异
对于IC内部MOS管,D和S制造对称,定义仅为方便讨论电流流向。但功率MOS可能因耐压等目的在D端做轻掺杂,导致D、S不同。互换后,当Vgs=0时,只要Vds>0.7V管子也可导通,而互换前不能;当Vgs>Vth时,反型层沟道已形成,互换后特性相同。
如何确定MOSFET的D和S端子
虽然电流可从D到S或从S到D双向流动,但D和S的名称不能互换。DS沟道宽度由GS电压控制,当G固定后,S端就唯一确定了。若将原S端当作D,并给G和该S施加电压,沟道不会变化,仍保持关闭。因此,S端由栅极控制关系决定。
米勒平台与寄生电容Cgd的关系
当Vgs未达Vth时,驱动电阻R对Cgs充电,模型为简单RC充电。Vgs达到Vth后,DS导电沟道开启,Vd剧烈下降。根据I=C*dV/dt,寄生电容Cgd有电流流过,方向为G→D。在G节点,该电流分流驱动电流,使大部分驱动电流转向Cgd,小部分继续流向Cgs,导致Vgs出现平坦变化的一小段,即米勒平台。
Q&A
MOSFET和三极管在ON状态下的导通电流是如何决定的?
三极管的导通电流Ice由基极驱动电流Ib和集电极-发射极电压Vce决定,而MOSFET的导通电流Ids由栅-源电压Vgs和漏-源电压Vds决定。
MOSFET的D和S之间的电流有什么特点?
MOSFET的D和S之间的电流可以双向流动,实现能量的双向传输。
为什么MOSFET需要定义D和S端?
定义D和S的目的是为了讨论电流流向和计算时的方便,尽管在制造时它们是对称的。
在MOSFET中,D和S互换后会有什么变化?
D和S互换后,当Vgs=0时,只要Vds>0.7V管子也可以导通,而换之前不能;当Vgs>Vth时,互换后两者特性相同。
MOSFET的导通阻抗Rds是如何保持不变的?
在固定的栅-源电压Vgs条件下,MOSFET的导通阻抗Rds基本保持不变,主要受漏-源电压Vds影响。
在Vgs未达到Vth之前,MOSFET的工作模型是什么?
在Vgs未达到Vth之前,MOSFET的工作模型为RC充电过程。