MOSFET导通过程图文详细分析（快速了解）

MOSFET导通过程详解(jie)，MOSFET简(jian)称金氧半场效晶体(ti)管(guan)（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛(fan)使用在模拟电(dian)路(lu)与(yu)数字(zi)电(dian)路(lu)的(de)(de)场效晶体(ti)管(guan)（field-effect transistor）。MOSFET依(yi)照其“通道”（工作载(zai)流子）的(de)(de)极(ji)性不同(tong)，可分为“N型”与(yu)“P型” 的(de)(de)两种类型，通常(chang)又称为NMOSFET与(yu)PMOSFET，其他简(jian)称上(shang)包括NMOS、PMOS等。

（一）MOSFET开通过程

T0~T1：驱动通(tong)过(guo)Rgate对Cgs充电，电压(ya)Vgs以指(zhi)数(shu)的形式上升。

T1~T2：Vgs达到(dao)MOSFET开(kai)启电(dian)压(ya)，MOSFET进入线(xian)性区，Id缓慢(man)上升(sheng)，至(zhi)T2时刻Id到(dao)达饱和或是负载最大电(dian)流。在(zai)此期间漏(lou)源(yuan)极之间依然(ran)承受近乎全部电(dian)压(ya)Vdd。

T2~T3：T2时刻 Id达(da)到饱(bao)和(he)并(bing)维持稳(wen)定(ding)值，MOS管工(gong)作在饱(bao)和(he)区(qu)，Vgs固定(ding)不(bu)变， 电(dian)压(ya)Vds开始下降。此期(qi)间Cgs不(bu)再消耗电(dian)荷， VDD开始给Cgd提(ti)供放电(dian)电(dian)流。

T3~T4： 电压(ya)Vds下降到(dao)0V，VDD继续给Cgs充电，直至Vgs=VDD，MOSFET完(wan)成导通(tong)过(guo)程。

重要说明：

Vgs的各个阶(jie)段的时间跨度同栅极消耗电荷成比例（因(yin)△Q = IG△T，而IG在此处为恒(heng)流源之输出）。

T0 ~ T2跨度(du)代(dai)表了(le)Ciss（VGS+ CGD）所消耗的(de)电荷，对应(ying)于器(qi)件规格书中(zhong)提供的(de)参(can)数Qgs(Gate to Source Charge)。

T2 ~ T3跨度(du)代表了CGD（或称为米勒(le)电容）消耗的电荷，对应于(yu)器件规格(ge)书(shu)中提供的参数Qds(Gate to Drain (“Miller”) Charge)。

T3时刻前消耗(hao)的(de)(de)所有电(dian)(dian)荷(he)就是驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)压(ya)为Vdd、电(dian)(dian)流为Id的(de)(de)MOSFET所需要完全开(kai)通(tong)的(de)(de)最少电(dian)(dian)荷(he)需求(qiu)量。T3以后消耗(hao)的(de)(de)额外电(dian)(dian)荷(he)并不表示驱(qu)动(dong)所必须的(de)(de)电(dian)(dian)荷(he)，只(zhi)表示驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)路(lu)提供的(de)(de)多余电(dian)(dian)荷(he)而已 。

开(kai)关(guan)损(sun)失(shi)：在(zai)MOSFET导通(tong)的过(guo)(guo)程中，两端的电(dian)(dian)(dian)压有(you)一个(ge)下降的过(guo)(guo)程，流(liu)过(guo)(guo)的电(dian)(dian)(dian)流(liu)有(you)一个(ge)上(shang)升的过(guo)(guo)程，那(nei)么这段时间(jian)里(li)，MOS管损(sun)失(shi)的是电(dian)(dian)(dian)压和电(dian)(dian)(dian)流(liu)的乘积，称为开(kai)关(guan)损(sun)失(shi)。

导(dao)通损耗： MOS管在导(dao)通之后(hou)，电流(liu)在导(dao)通电阻(zu)上消(xiao)耗能量，称为(wei)导(dao)通损耗。

整体特性表现：

驱(qu)动电量要求：

△Q t0 ~ t4= (t4－t0 )IG = VG（CGS + CGD）+ VDDCGD

驱动电流要求：

IG =△Q t0 ~ t4 /(t4－t0 )≈△Q t0 ~ t3 / (t3－t0 )≈Qg/(Td(on) + Tr)

驱动功率要求：

Pdrive=∫t4－t0 vg(t)ig(t)≈VG△Q≈VG〔VG（CGS+CGD）+ VDDCGD〕

驱动电阻要求：

RG = VG / IG

一般地可以根据器件规格书提供的如下几个参数作为初期驱动设计的计算假设：

a) Qg(Total Gate Charge)：作为最小(xiao)驱(qu)动电量要求(qiu)。

b)相应地可得(de)到最(zui)小驱动电流要求(qiu)为IG ≈Qg/(td(on)+tr)。

c)Pdrive=VG *Qg作(zuo)为最小驱动功率(lv)要求。

d)相应地(di)，平均驱动(dong)损耗为VG *Qg*fs

二、MOSFET关断过程

MOSFET关断过程(cheng)是(shi)开通过程(cheng)的反过程(cheng)，如(ru)上图示(shi)意。

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