最近在調試MOSFET電路中,發現了更多問題,比如同樣的PI反饋控制電路可以很好的控制PMOS工作,卻對NMOS不能很好控制。當然你肯定會說那是因為PMOS和NMOS不同呀,這自然沒有錯,我在上一篇文章中也討論了載流子不同帶來的影響,但是這些差異最終體現在哪些具體的地方,我仍然是含糊不清的。這最集中體現在當我拿到一個商家給的MOSFET的參數表時,很多參數我都不明白什么意思。比如下面兩個鏈接給出的參數表:
http://www.mouser.com/ds/2/205/DS99975B(IXTN170P10P)-479802.pdf
https://www.mouser.com/datasheet/2/205/DS100193B(IXFN520N075T2)-1512437.pdf
其中很多與時變信號相關的參數我都不明白具體含義,這篇文章主要介紹這些參數的概念與意義。
一、寄生電容
MOSFET中的各極間均存在電容,這在之前的MOSFET頻率響應中已經介紹過。具體的模型可用下圖表示。
然而在MOSFET參數表中直接給出的是三個電容量$C_{iss}$, $C_{oss}$, $C_{rss}$, 例如
其中$C_{iss}=C_{gs}+C_{gd}$為輸入電容,$C_{oss}=C_{ds}+C_{gd}$為輸出電容, $C_{rss}=C_{gd}$為反饋電容。這三個寄生電容主要與$V_{DS}$相關,如下圖。
二、開關時間
MOSFET受$V_{GS}$控制的打開和關閉是需要時間的,通常的參數表如下圖。
這些參數的含義在下圖中精確定義。
三、總門電荷(total gate charge)
總門電荷這個名字是我隨便起的,它的定義是需要驅動MOSFET打開的門極處需要積累的電荷量。這個物理量的存在恰恰說明了我們需要考慮輸入電容$C_{iss}$。這個物理量反映了開關時間,如果其越大,開關時間也就越大。但是需要注意的是,總門電荷和打開電阻(On resistance)通常是呈逆相關的,即總門電荷越大,打開電阻越小。
四、安全工作區
安全工作區是判斷元件是否符合我們需求的重要參考。加入我想在$V_{DS}=15V$時要我的MOSFET直流持續輸出20A的電流,那么我查看如下的安全工作區圖:
圖中藍色十字標記的位置就對應15V,20A,我們看到此十字在DC(我們需要的直流持續輸出)斜線以下,那么就說明這個元件符合我們的需要。那么如果我們想要在$V_{DS}=15V$時,輸出100A的電流,顯然這個點處於安全工作區外,我們保險起見這個100A的電流只能出現10ms。如果想持續輸出100A,我們需要將$V_{DS}$調節到10V以下。