MOS参数的理解

∙

MOS管的开关特性

1、静态特性

   MOS管作为开关元件，同样是工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件，所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。下图为由NMOS增强型管构成的开关电路。

工作特性如下：    

*uGS＜开启电压UT：MOS管工作在截止区，漏源电流iDS基本为0，输出电压uDS≈UDD，MOS管处于"断开"状态，其等效电路如图(b)所示。     

    * uGS＞开启电压UT：MOS管工作在导通区，漏源电流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中，rDS为MOS管导通时的漏源电阻。输出电压UDS=UDD·rDS/(RD+rDS),如果rDS＜＜RD，则uDS≈0V，MOS管处于"接通"状态，其等效电路如图(c)所示。

2、动态特性

MOS管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程，但其动态特性主要取决于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间，而管子本身导通和截止时电荷积累和消散的时间是很小的。图2(a)和(b)分别给出了一个NMOS管组成的电路及其动态特性示意图。

当输入电压ui由高变低，MOS管由导通状态转换为截止状态时，电源UDD通过RD向杂散电容CL充电，充电时间常数τ1=RDCL。所以，输出电压uo要通过一定延时才由低电平变为高电平；当输入电压ui由低变高，MOS管由截止状态转换为导通状态时，杂散电容CL上的电荷通过rDS进行放电，其放电时间常数τ2≈rDSCL。可见，输出电压Uo也要经过一定延时才能转变成低电平。但因为rDS比RD小得多，所以，由截止到导通的转换时间比由导通到截止的转换时间要短。

由于MOS管导通时的漏源电阻rDS比晶体三极管的饱和电阻rCES要大得多，漏极外接电阻RD也比晶体管集电极电阻RC大，所以，MOS管的充、放电时间较长，使MOS管的开关速度比晶体三极管的开关速度低。不过，在CMOS电路中，由于充电电路和放电电路都是低阻电路，因此，其充、放电过程都比较快，从而使CMOS电路有较高的开关速度。

MOS管主要参数

    MOSFET的规格书中，通常会给出MOSFET的特性参数，如输出曲线、输出电压、通态电阻RDS(ON)、栅极阀值电压VGS(TH)等。在选择MOSFET时，需要根据电路的具体要求选择适当的参数。同时注意，每个参数都有对应的测试条件。

虽然在MOSFET的规格书中会给出很多参数，但有五个参数是最重要的：

首先，要选择合适的封装；

第二，要看击穿电压额定值（VDSS）；

第三，选择适当通态电阻RDS(on)；

第四，要看栅极电荷量QGD，它会影响开关速度；

第五，要看栅极阀值电压VGS(TH)，它是刚刚开始形成导电沟道的栅、源极电压。

击穿电压V(BR)DS是指PN结发生击穿后，在输出特性曲线中漏极电流ID从水平开始迅猛上升时的漏源极电压值，是在关断时漏源极能承受的最大电压。在规格书中，会给出结测试条件，比如结温是25℃到150℃，参考标准是IEC600134。

当MOSFET处于导通状态时，漏源极之间可以看做一个电阻，阻值通常是欧姆或者毫姆。该通态电阻是影响最大输出的重要参数，在开关电路中它决定了信号输出幅度与自身损耗。通态电阻会受到漏极电流、栅源极电压与温度的影响。在设计时，可参考RDS曲线。

在MOSFET开关期间，由于残存电荷的存在，MOSFET会消耗很大的能量。这个开关损耗，会使器件的温度升高。开关能量损耗，主要取决于栅极电荷量QGD，QGD较小的话，开关损耗就小。

栅极阀值电压VGS(TH)表示开始有规定的漏极电流时的最低栅极电压。在工业应用中，常将漏极短接条件下ID>1mA时的栅极电压定义为阀值电压。阀值电压会随结温而变化，所以通常在规格书中会标出其最小值和最大值。