詳細(xì)解析MOS管柵極最高電壓-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-01-07
MOS管柵極最高電壓：大部分MOS管指定了最大柵源極間電壓(±20V)。如果超過這個(gè)限制,器件就容易被損壞。
當(dāng)MOS管工作時(shí)使用柵極輸入電阻,并在一個(gè)具有較大供電電壓的電路中快速關(guān)斷,器件內(nèi)部的米勒電容就會(huì)耦合一個(gè)電壓尖峰到柵極,引起柵極電壓超限的問題。
MOS管柵極最高電壓：以一個(gè)工作于直流線電壓為160V(最大可為186V )電路中的正激變換器為例進(jìn)行分析。當(dāng)MOS管在最大線電壓下關(guān)斷,它的漏極電壓上升到2倍線電壓即372V。這個(gè)正向電壓前沿的一部分耦合回來,由Crss和Ciss分壓。
對于MTH7N45管,Crss = 150pF ,Ciss= 1800pF。那么耦合回柵極的電壓是372x150÷(150 + 1800) =29V。這個(gè)電壓值超過了最大柵源極間電壓,會(huì)損壞柵極。
柵極電阻會(huì)減小電壓的幅值,但如果考慮線電壓瞬態(tài)過程和漏感尖峰,則這個(gè)耦合回柵極的電壓很可能達(dá)到損壞器件的臨界點(diǎn)。因此,較好的設(shè)計(jì)方法是用一個(gè)18V的齊納二極管來限制柵極電壓。
一些制造商建議鉗位二極管安裝在驅(qū)動(dòng)輸入端與柵極串聯(lián)電阻之間，而這個(gè)柵極串聯(lián)電阻值參考值為5 ~ 50Ω。值得注意的是,如果串聯(lián)電阻值選用過大,漏極到柵極的容性反饋容易引發(fā)高頻振蕩。
MOSFET柵極電壓對電流的影響
圖中顯示的是電子密度的變化。閾值電壓在0.45V左右。
FET通過影響導(dǎo)電溝道的尺寸和形狀，控制從源到漏的電子流（或者空穴流）。溝道是由（是否）加在柵極和源極的電壓而創(chuàng)造和影響的（為了討論的簡便，這默認(rèn)體和源極是相連的）。導(dǎo)電溝道是從源極到漏極的電子流。
耗盡模式
在一個(gè)n溝道"耗盡模式"器件，一個(gè)負(fù)的柵源電壓將造成一個(gè)耗盡區(qū)去拓展寬度，自邊界侵占溝道，使溝道變窄。
如果耗盡區(qū)擴(kuò)展至完全關(guān)閉溝道，源極和漏極之間溝道的電阻將會(huì)變得很大，F(xiàn)ET就會(huì)像開關(guān)一樣有效的關(guān)閉（如右圖所示，當(dāng)柵極電壓很低時(shí)，導(dǎo)電溝道幾乎不存在）。
類似的，一個(gè)正的柵源電壓將增大溝道尺寸，而使電子更易流過（如右圖所示，當(dāng)柵極電壓足夠高時(shí)，溝道導(dǎo)通）。
增強(qiáng)模式
相反的，在一個(gè)n溝道"增強(qiáng)模式"器件中，一個(gè)正的柵源電壓是制造導(dǎo)電溝道所必需的，因?yàn)樗豢赡茉诰w管中自然的存在。正電壓吸引了體中的自由移動(dòng)的電子向柵極運(yùn)動(dòng)，形成了導(dǎo)電溝道。
但是首先，充足的電子需要被吸引到柵極的附近區(qū)域去對抗加在FET中的摻雜離子；這形成了一個(gè)沒有運(yùn)動(dòng)載流子的被稱為耗盡區(qū)的區(qū)域，這種現(xiàn)象被稱為FET的閾值電壓。更高的柵源電壓將會(huì)吸引更多的電子通過柵極，則會(huì)制造一個(gè)從源極到漏極的導(dǎo)電溝道；這個(gè)過程叫做"反型"。
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