MOS的D和S可以互換,為什麼定義DS?
本文來源:ECCN中電網
MOSFET和三極管,在ON 狀態時,MOSFET通常用Rds,三極管通常用飽和Vce。那麼是否存在能夠反過來的情況,三極管用飽和Rce,而MOSFET用飽和Vds呢?
三極管ON狀態時工作於飽和區,導通電流Ice主要由Ib與Vce決定,由於三極管的基極驅動電流Ib一般不能保持恒定,因而Ice就不能簡單的僅 由Vce來決定,即不能采用飽和Rce來表示(因Rce會變化)。由於飽和狀態下Vce較小,所以三極管一般用飽和Vce表示。
MOS管在ON狀態時工作於線性區(相當於三極管的飽和區),與三極管相似,電流Ids由Vgs和Vds決定,但MOS管的驅動電壓Vgs一般可保持不變,因而Ids可僅受Vds影響,即在Vgs固定的情況下,導通阻抗Rds基本保持不變,所以MOS管采用Rds方式。
電流可以雙向流過 MOSFET的D和S ,正是MOSFET這個突出的優點,讓同步整流中沒有DCM的概念,能量可以從輸入傳遞到輸出,也可以從輸出返還給輸入。能實現能量雙向流動。
接下來我們往深入一點來進行討論,點、MOS的D和S既然可以互換,那為什麼又定義DS呢?
對於IC內部的MOS管,製造時肯定是完全對稱的,定義D和S的目的是為了討論電流流向和計算的時候方便。
第二點、既然定義D和S,它們到底有何區別呢?
對於功率MOS,有時候會因為特殊的應用,比如耐壓或者別的目的,在NMOS的D端做一個輕摻雜區耐壓,此時D,S會有不同。
第三點、D和S互換之後,MOS表現出來的特性,跟原來有何不同呢?比如Vth、彌勒效應、寄生電容、導通電阻、擊穿電壓Vds。
DS互換後,當Vgs=0時,隻要Vds》0.7V管子也可以導通,而換之前不能。當Vgs》Vth時,反型層溝道已形成,互換後兩者特性相同。
D和S的確定
我們隻是說電流可以從D--to--S ,也可以從S----to---D。但是並不意味著:D和S 這兩個端子的名字可以互換。
DS溝道的寬度是靠GS電壓控製的。當G固定了,誰是S就確定了。
如果將上麵確定為S端的,認為是D。
將原來是D的認為是S ,並且給G和這個S施加電壓,結果溝道並不變化,仍然是關閉的。
當Vgs沒有到達Vth之前,通過驅動電阻R對Cgs充電,這個階段的模型就是簡單的RC充電過程。
當Vgs充到Vth之後,DS導電溝道開始開啟,Vd開始劇烈下降。按照I=C*dV/dt ,寄生電容Cgd有電流流過 方向:G --》D 。按照G接點KCL Igd電流將分流IR,大部分驅動電流轉向Igd,留下小部分繼續流到Cgs。因此,Vgs出現較平坦變化的一小段。這就是miler平台。
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