功率MOSFET系列(四):MOS管的开通关断过程分析

01、MOS管开通过程

图1:MOS管开通过程时序图

第一阶段(t0-t1)

VGS从0到VTH:绝大部分电流给CGS充电,微小电流流过CGD;VGS增大VGD微降,漏极的电压及电流不变,也称为开通准备(Turn On Delay)。

第二阶段(t1-t2)

VGS从VTH到V miller:此过程MOS管开始导通,MOS流过的电流与VGS呈线性关系,VGS继续增大,VGD微降,保持开通准备状态;漏极电压依然不变,但漏极电流开始增加直到所有电流全部流向MOS管(体二极管截止),到达米勒平台处。

第三阶段(t2-t3)

VGS=V miller:因VDS开始下降,所有从驱动源获得的驱动电流全部提供给CGD放电来促进VDS减小促始VGS恒定在一个值,俗称米勒平台,漏极电流保持恒定。

第四阶段(t3-t4)

VGS从V miller到最终的驱动电压:G极电流始终给CGS和CGD充电,增强导通沟道的过程;VGS的大小影响导通电阻的大小,VDS随着VGS的增大略微减小。    

图2:MOS管开通过程时序图(实测)

02、MOS管关断过程

图3:MOS管关断过程时序图

第一阶段(t0-t1)

VGS从最终驱动电压到V miller:G极电流由CISS自供,给CGS充电,微小电流流过CGD;随着VGS降低,漏极电压轻微增大,电流不变,叫关断准备状态(Turn Off Delay)。

第二阶段(t1-t2)

VGS=V miller:VDS由ID*RDSON上升到VDS(off),驱动电流全部由CGD充电提供,促始VGS恒定在一个值,俗称米勒平台,漏极电流保护恒定;直到电流开始部分流向负载。(体二极管导通)    

第三阶段(t2-t3)

VGS从V miller到VTH:此过程MOS管开始关断,MOS管流过电流与VGS呈线性关系,G极电流主要由CDS放电提供,此区域为线性区,随着VGS减小,漏极电流减小直到为零,漏极电压VDS(OFF)不变。

第四阶段(t3-t4)

VGS从VTH到零:G极电流主要由CGS放电提供,与第三阶段一致,VGS增大VGD微降,漏极电压及电流不变。

图4:MOS管关断过程时序图(实测)    

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