MOSFET原理功率MOS及其应用教案.pptx

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1、会计学1MOSFET原理功率原理功率MOS及其应用及其应用内容内容n n概述n n原理介绍n n低频小信号放大电路n n功率MOSFETn n应用第1页/共55页概述概述n nMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect TransistorTransistor）金属）金属-氧化层氧化层-半导体半导体-场效应晶体管场效应晶体管 n n n n它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点寿命长等优点n n

2、具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。声低、制造工艺简单、便于集成等特点。n n在大规模及超大规模集成电路中得到广泛的应用。在大规模及超大规模集成电路中得到广泛的应用。电压控制电流型器件（电压产生的电场）电压控制电流型器件（电压产生的电场）单极型器件（只有一种载流子，单极型器件（只有一种载流子，N N：电子，：电子，P P：空穴）：空穴）第2页/共55页耗尽耗尽型型增强增强型型P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型耗尽型耗尽型：场

3、效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在在增强型增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：场效应管的分类：从半导从半导从半导从半导体导电体导电体导电体导电沟道类沟道类沟道类沟道类型上分型上分型上分型上分从有无原始从有无原始从有无原始从有无原始导电沟道上导电沟道上导电沟道上导电沟道上分分分分从结构上从结构上从结构上从结构上分分分分MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)第3页/共55页1 原理介绍原理介绍增强型增强型MOS场效应管场效应管耗尽型耗尽型MOS场效应管场效应管MOS场效应管分类场效

4、应管分类1 MOS场效应管场效应管第4页/共55页MOSMOS场效应管场效应管N沟道增强型的沟道增强型的MOS管管P沟道增强型的沟道增强型的MOS管管N沟道耗尽型的沟道耗尽型的MOS管管P沟道耗尽型的沟道耗尽型的MOS管管1 MOS场效应管场效应管第5页/共55页一、一、N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管结构场效应管结构增强型增强型MOSMOS场效应管场效应管漏极漏极D集电极集电极C源极源极S发射极发射极E绝缘栅极绝缘栅极G基极基极B衬底衬底B电极电极金属金属绝缘层绝缘层氧化物氧化物基体基体半导体半导体因此称之为因此称之为MOS管管1 MOS场效应管场效应管动画五第6页/共55页

5、当当VGS较小较小时，虽然在时，虽然在P型衬型衬底表面形成一层底表面形成一层耗尽层耗尽层，但负，但负离子不能导电。离子不能导电。当当VGS=VT时时,在在P型衬底表面型衬底表面形成一层形成一层电子层电子层，形成，形成N型导电型导电沟道，在沟道，在VDS的作用下形成的作用下形成iD。二、二、N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管工作原理场效应管工作原理增强型增强型MOSMOS管管VDSiD+-+-+-VGS反型层反型层 当当VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论结，无论VDS之间加什么电压都不会在之间加什么电压都不会在D、S间形成电流间形成电流i

6、D,即即iD0.当当VGSVT时时,沟道加厚，沟沟道加厚，沟道电阻减少，道电阻减少，在相同在相同VDS的作用的作用下，下，iD将进一步增加。将进一步增加。开始时无导电沟道，当在开始时无导电沟道，当在VGS VT时才形成沟时才形成沟道道,这种类型的管子称为这种类型的管子称为增强型增强型MOSMOS管管动画六一一方方面面 MOSFETMOSFET是利用栅源电压是利用栅源电压的大小，来改变半导体表的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。控制漏极电流的大小。第7页/共55页 当当当当V V V VGSGSGSGSV V V VT T T T，且固定为某一值

7、时，来分析漏源电压，且固定为某一值时，来分析漏源电压，且固定为某一值时，来分析漏源电压，且固定为某一值时，来分析漏源电压V V V VDSDSDSDS的的的的不同变化对导电沟道和漏极电流不同变化对导电沟道和漏极电流不同变化对导电沟道和漏极电流不同变化对导电沟道和漏极电流I I I ID D D D的影响。的影响。的影响。的影响。VDS=VDGVGS =VGDVGS VGD=VGSVDS 当当V VDSDS为为0 0或较小时，或较小时，相当相当 V VGDGDV VT T,此时此时V VDSDS 基本均匀基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线降落在沟道中，沟道呈斜线分布。在分布。在V VDSDS作用下

8、形成作用下形成I ID D增强型增强型MOSMOS管管1 MOS场效应管场效应管另一方面另一方面，漏源电压漏源电压V VDSDS对漏极电流对漏极电流I ID D的控制作用的控制作用第8页/共55页当当VDS增加到使增加到使VGD=VT时，时，当当VDS增加到增加到VGD VT时，时，增强型增强型MOSMOS管管 这相当于这相当于V VDSDS增加使漏极处沟道缩减增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为到刚刚开启的情况，称为预夹断预夹断。此。此时的时的漏极电流漏极电流I ID D 基本饱和。基本饱和。此时预夹断区域加长，伸向此时预夹断区域加长，伸向S S极。极。V VDSDS增加的部分基本降落

9、在随之加长增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，的夹断沟道上，I ID D基本趋于不变。基本趋于不变。1 MOS场效应管场效应管另一方面另一方面，漏源电压漏源电压V VDSDS对漏极电流对漏极电流I ID D的控制作用的控制作用VGD=VGSVDS第9页/共55页三、三、N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管特性曲线场效应管特性曲线增强型增强型MOSMOS管管i iD D=f f(v vGSGS)v vDSDS=C=C 转移特性曲线转移特性曲线i iD D=f f(v vDSDS)v vGSGS=C=C 输出特性曲线输出特性曲线vDS(V)iD(mA)当当v vGSGS变化时，变化

10、时，R RONON将将随之变化，因此称随之变化，因此称之为之为可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区(饱和区饱和区)：v vGSGS一定时，一定时，i iD D基本基本不随不随v vDSDS变化而变化。变化而变化。vGS/V第10页/共55页一、一、N N沟道沟道耗尽型耗尽型MOSMOS场效应管结构场效应管结构耗尽型耗尽型MOSMOS场效应管场效应管+耗尽型耗尽型MOS管存在管存在原始导电沟道原始导电沟道1 MOS场效应管场效应管第11页/共55页耗尽型耗尽型MOSMOS管管二、二、N N沟道沟道耗尽型耗尽型MOSMOS场效应管工作原理场效应管工作原理 当当VGS=0时，时，VDS加正向电压，加正向

11、电压，产生漏极电流产生漏极电流iD,此时的漏极电流称此时的漏极电流称为为漏极饱和电流漏极饱和电流，用，用IDSS表示。表示。当当VGS0时时,将使将使iD进一步增加。进一步增加。当当VGS0时，随着时，随着VGS的减小漏的减小漏极电流逐渐极电流逐渐减小减小，直至，直至iD=0，对应，对应iD=0的的VGS称为夹断电压，用符号称为夹断电压，用符号VP表示。表示。VGS(V)iD(mA)VP1 MOS场效应管场效应管N N沟道沟道耗尽型耗尽型MOSMOS管可工作在管可工作在V VGSGS 0 0或或V VGSGS0 0 N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS管只能工作在管只能工作在V VGSGS0

12、0第12页/共55页耗尽型耗尽型MOSMOS管管三、三、N N沟道沟道耗尽型耗尽型MOSMOS场效应管特性曲线场效应管特性曲线输出特性曲线输出特性曲线1 MOS场效应管场效应管VGS(V)iD(mA)VP转移特性曲线转移特性曲线第13页/共55页各类绝缘栅场效应三极管的特性曲线各类绝缘栅场效应三极管的特性曲线绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型1 MOS场效应管场效应管第14页/共55页绝缘栅场效应管 N沟道耗尽型P 沟道耗尽型1 MOS场效应管场效应管第15页/共55页场效应管的主要参数场效应管的主要参数2.夹断电压夹断电压VP：是耗尽型：是耗尽型FET的参数，当的参数，当VGS=VP 时

13、时,漏极电流漏极电流为零。为零。3.饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管当耗尽型场效应三极管当VGS=0时所对应的漏极电流。时所对应的漏极电流。1.开启电压开启电压VT：MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值电压的绝对值,场效应管不能导通。场效应管不能导通。1 MOS场效应管场效应管4.直流输入电阻直流输入电阻RGS:栅源间所加的恒定电压栅源间所加的恒定电压VGS与流过栅与流过栅极电流极电流IGS之比。结型之比。结型:大于大于107，绝缘栅，绝缘栅:1091015。5.漏源击穿电压漏源击穿电压V(BR)DS:使使ID开始剧增时的开始剧

14、增时的VDS。6.栅源击穿电压栅源击穿电压V(BR)GSJFET：反向饱和电流剧增时的栅源电压：反向饱和电流剧增时的栅源电压MOS：使：使SiO2绝缘层击穿的电压绝缘层击穿的电压第16页/共55页7.低频跨导低频跨导gm：反映了栅源压对漏极电流的控制作用。：反映了栅源压对漏极电流的控制作用。1 MOS场效应管场效应管8.输出电阻输出电阻rds9.极间电容极间电容Cgs栅极与源极间电容栅极与源极间电容Cgd 栅极与漏极间电容栅极与漏极间电容Csd 源极与漏极间电容源极与漏极间电容第17页/共55页2 2 场效应管放大电场效应管放大电路路场效应管偏置电路场效应管偏置电路三种基本放大电路三种基本放大

15、电路2 场效应场效应管放大电管放大电路路FETFET小信号模型小信号模型第18页/共55页为什么要设定一个静态工作点为什么要设定一个静态工作点n n无静态工作点，无静态工作点，小信号加到栅小信号加到栅源端，管子不源端，管子不工作工作n n静态管工作点静态管工作点设在输入曲线设在输入曲线接近直线段中接近直线段中点点n n小信号模型参小信号模型参数与静态工作数与静态工作点有关点有关如果静态工作点设置在此处，信号放大后失真严重，并且信号稍大就会部分进入截止区2 场效应场效应管放大电管放大电路路第19页/共55页一、场效应管偏置电路一、场效应管偏置电路1 1、自给偏置电路、自给偏置电路场效应管偏置电路

16、的场效应管偏置电路的关键关键是如何是如何提供栅源控制电压提供栅源控制电压UGS自给偏置电路：自给偏置电路：适合结型场效应管和耗尽型适合结型场效应管和耗尽型MOS管管外加偏置电路：外加偏置电路：适合增强型适合增强型MOS管管UGS=UG-US=-ISRS-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)GSD基本自给偏置电路基本自给偏置电路2 场效应场效应管放大电管放大电路路 R RS S的作用：的作用：1.1.提供栅源直流偏压。提供栅源直流偏压。2.2.提供直流负提供直流负反馈，稳定静态工作点。反馈，稳定静态工作点。R RS S越大，工作点越稳定。越大，工作点越稳定。第20页/共5

17、5页偏置电路偏置电路改进型自给偏置电路改进型自给偏置电路大电阻（大电阻（M)，减小减小R1、R2对放大电对放大电路输入电阻的影响路输入电阻的影响UGS=UG-US-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)2 场效应场效应管放大电管放大电路路1 1、自给偏置电路、自给偏置电路R1R2提供一个提供一个正偏栅压正偏栅压UG第21页/共55页偏置电路偏置电路2 2、外加偏置电路、外加偏置电路-IDRSR1和和R2提供一个固定栅压提供一个固定栅压UGS=UG-US注：要求注：要求UGUS，才能提供一个正偏压，增强型管子才能，才能提供一个正偏压，增强型管子才能 正常工作正常工作2 场效

18、应场效应管放大电管放大电路路第22页/共55页二、场效应管的低频二、场效应管的低频小信号模型小信号模型 iD由输出特性：由输出特性：iD=f(vGS,vDS)2 场效应场效应管放大电管放大电路路SDgdsvgs+-+-vdsGidgmvgs第23页/共55页三、三种基本放大电路三、三种基本放大电路1 1、共源放大电路、共源放大电路（1）直流分析直流分析UGS=UG-US-IDRSUGSQ和IDQUDSQ=ED-IDQ(RS+RD)2 场效应场效应管放大电管放大电路路第24页/共55页基本放大电路基本放大电路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUiUo未接未接Cs时时一般一般rds

19、较大可忽略较大可忽略=-gmUgsRDUgs+gmUgsRs=-gmRD1+gmRsRD=RD/RL（2）动态分析动态分析Ri=RG+(R1/R2)RG Ro RDRiRo第25页/共55页基本放大电路基本放大电路IdGRGR1R2RDRLDrdsRSgmUgsSUgsUiUo未接未接Cs时时=-gmRD1+gmRsRiRi=RG+(R1/R2)RG RoRo RD接入接入Cs时时AU=-gm(rds/RD/RL)Ri=RG+(R1/R2)RG Ro=RD/rds RDRsRs的作用是提供直流栅源电压、引的作用是提供直流栅源电压、引入直流负反馈来稳定工作点。但它入直流负反馈来稳定工作点。但它对

20、交流也起负反馈作用，使放大倍对交流也起负反馈作用，使放大倍数降低。接入数降低。接入C CS S可以消除可以消除R RS S对交流对交流的负反馈作用。的负反馈作用。第26页/共55页ri基本放大电路基本放大电路2 2、共漏放大电路、共漏放大电路GSDUiRGGUoRLRSgmUgsrdsSD=gmUgsRSUgs+gmUgsRs=gmRS1+gmRsRS=rds/RS/RL RS/RL1AU1ri=RGUgs+-电压增益电压增益输入电阻输入电阻2 场效应场效应管放大电管放大电路路第27页/共55页基本放大电路基本放大电路输出电阻输出电阻Ugs+-gmUgsRS+-UoIoroUiGUoSRGRL

21、RSgmUgsrdsDUgs+-gmUgsUgs=-Uo=Uo(1/Rs+gm)=gmRS1+gmRs电压增益电压增益ri=RG输入电阻输入电阻2 场效应场效应管放大电管放大电路路2 2、共漏放大电路、共漏放大电路第28页/共55页基本放大电路基本放大电路3 3、共栅放大电路、共栅放大电路SGDrdsgmUgsSGD电压增益电压增益IdId=gmUgs+Uds/rdsUds=Uo-UiUo=-IdRDUgs=-UiId=-gmUi+(-IdRD-Ui)/rds当当rdsRD时时AU gmRDri输入电阻输入电阻ri=Ui/IdrdsRDgmrds1ri 1/gmririRs/1/gm2 场效应

22、场效应管放大电管放大电路路第29页/共55页基本放大电路基本放大电路电压增益电压增益AU gmRD输入电阻输入电阻ri 1/gmriRs/1/gmSGDrdsgmUgs输出电阻输出电阻roro=rdsro=rds/RD RD电压增益高，输入电阻很低，输出电阻高，输出电压与电压增益高，输入电阻很低，输出电阻高，输出电压与输入电压同相输入电压同相2 场效应场效应管放大电管放大电路路3 3、共栅放大电路、共栅放大电路第30页/共55页组态对应关系：组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：电压增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：2 场效应场效应管放大电管放大电路路

23、三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较第31页/共55页输出电阻：输出电阻：BJTFET输入电阻：输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：2 场效应场效应管放大电管放大电路路三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较第32页/共55页功率功率MOSFETn n结构结构n n功率功率MOSFETMOSFET开关过程开关过程n n功率损耗功率损耗n n驱动电路驱动电路n n参数参数第33页/共55页功率功率MOS结构结构n n横向通道型：指横向通道型：指DrainDrain、GateGate、SourceSource的终端均在硅的终

24、端均在硅晶圆的表面，这样有利于集成，但是很难获得很高晶圆的表面，这样有利于集成，但是很难获得很高的额定功率。这是因为的额定功率。这是因为SourceSource与与DrainDrain间的距离必须间的距离必须足够大以保证有较高的耐压值。足够大以保证有较高的耐压值。n n 垂直通道型：指垂直通道型：指DrainDrain和和SourceSource的终端置在晶圆的的终端置在晶圆的相对面，这样设计相对面，这样设计SourceSource的应用空间会更多。当的应用空间会更多。当SourceSource与与DrainDrain间的距离减小，额定的间的距离减小，额定的IdsIds就会增加，就会增加，同时

25、也会增加额定电压值。垂直通道型又可分为：同时也会增加额定电压值。垂直通道型又可分为：VMOSVMOS、DMOSDMOS、UMOS.UMOS.第34页/共55页n na a、在在gategate区有一个区有一个V V型凹槽，这型凹槽，这种设计会有制造上的稳定问题，种设计会有制造上的稳定问题，同时，在同时，在V V型槽的尖端也会产生型槽的尖端也会产生很高的电场，因此很高的电场，因此VMOSVMOS元件元件的结构逐渐被的结构逐渐被DMOSDMOS元件的结元件的结构所取代。构所取代。vC、在gate区有一个U型槽。与VMOS和DMOS相比，这种设计会有很高的通道浓度，可以减小导通电阻。vb、双扩散第3

26、5页/共55页n n寄生三极管：寄生三极管：MOSMOS内部内部N+N+区，区，P-bodyP-body区，区，N-N-区构成寄生三极管，当区构成寄生三极管，当BJTBJT开开启时击穿电压由启时击穿电压由BVCBOBVCBO变成变成BVCEOBVCEO（只有（只有BVCBOBVCBO的的50%50%到到60%60%），这种情况下，当漏极电压超过），这种情况下，当漏极电压超过BVCEOBVCEO时，时，MOSMOS雪雪崩击穿，如果没有外部的漏极电流限制，崩击穿，如果没有外部的漏极电流限制，MOSMOS将被二次击将被二次击穿破坏，所以，要镀一层金属来短接穿破坏，所以，要镀一层金属来短接N+N+区和

27、区和P-bodyP-body区，以区，以防止寄生防止寄生BJTBJT的开启。的开启。在高速开关状态，在高速开关状态，B B、E E间会产间会产 生电压差，生电压差，BJTBJT可能开启。可能开启。v寄生二极管：源极与衬底短接，形成寄生二极管（体二极管）第36页/共55页MOSFET开关过程开关过程等效电路n n输入电容：CiSSiSS=CGSGS+CGDGDn n输出电容：COSSOSS=CGDGD+CDSDSn n反向传输电容：Cr rSSSS=CGDGD n n上述电容值在开关过程会发生变化，CGDGD受开关过程的影响和他本身的变化对开 关过程的影响都最为显著。CGDVDSVDS=VGS第

28、37页/共55页MOSFETMOSFET导通过程导通过程导通过程导通过程第38页/共55页4个过程充电等效电路第39页/共55页n nt0 0t1 1：t0 0时刻给功率MOSFET加上理想开通驱动信号，栅极电压从0上升到门限电压VGS(th)GS(th)，MOSFET上的电压电流都不变化，CGDGD很小且保持不变。vt1t2：MOSFET工作于恒流区，ID随着VGS快速线性增大，ID在负载电阻R上产生压降而使VDS迅速下降。VDS的迅速下降一方面使CGD快速增大,另一方面，K=dVGS/dVGS=-gmRL，根据密勒定理，将CGD折算到输入端，其栅极输入等效电容值将增大为Cin12=CGS+

29、(1-K)CGD。第40页/共55页n nT T2 2T T3 3：T T2 2时刻时刻V VDSDS下降至接近下降至接近V VGSGS，C CGDGD开始急剧开始急剧增大，漏极电流增大，漏极电流I IDD已接近最大额定电流值。随着已接近最大额定电流值。随着V VDSDS减小至接近于通态压降，减小至接近于通态压降，C CGDGD趋于最大值趋于最大值(T(T3 3时时刻刻)。在此过程中，一方面。在此过程中，一方面C CGDGD本身很大，另一方面本身很大，另一方面K K绝对值很大，由于密勒效应，等效输入电容绝对值很大，由于密勒效应，等效输入电容C Cin23in23非常大，从而引起栅极平台的出现，

30、栅极电流几乎非常大，从而引起栅极平台的出现，栅极电流几乎全部注入全部注入C CGDGD ，使，使V VDSDS下降。下降。vT3T4：T3时刻后VDS下降至通态压降并基本不变，CGD亦保持最大值基本不变，但密勒效应消失。栅极电流同时对CGS和CGD充电，栅极平台消失,栅源电压不断上升直至接近驱动源的电源电压VDD，上升的栅源电压使漏源电阻RDS(on)减小。T4时刻以后M0SFET进入完全导通状态第41页/共55页密勒效应密勒效应n n密勒效应密勒效应密勒效应密勒效应（Miller effectMiller effect）是在电子学中，反相放大）是在电子学中，反相放大电路中，输入与输出之间的分

31、布电容或寄生电容由电路中，输入与输出之间的分布电容或寄生电容由于放大器的放大作用，其等效到输入端的电容值会于放大器的放大作用，其等效到输入端的电容值会扩大扩大1+K1+K倍，其中倍，其中K K是该级放大电路电压放大倍数。是该级放大电路电压放大倍数。n n对于对于MOSFETMOSFET：在共源组态中，栅极与漏极之间的：在共源组态中，栅极与漏极之间的覆盖电容覆盖电容C CDGDG是密勒电容，是密勒电容，C CDGDG正好跨接在输入端正好跨接在输入端(栅极栅极)与输出端与输出端(漏极漏极)之间，故密勒效应使得等效之间，故密勒效应使得等效输入电容增大，导致频率特性降低。输入电容增大，导致频率特性降低

32、。第42页/共55页MOSFET参数参数热阻：导热过程的阻力。为导热体两侧温差与热流密度之比。Pch=(Tch-Tc)/ch-c =(150-25)/1.14W 110W第43页/共55页静态电特性静态电特性 第44页/共55页动态电特性动态电特性 E:MOSFETNAO4448L.pdf第45页/共55页功率损耗功率损耗1 1、传导损耗、传导损耗n nP P1 1=I=IDD RRDSDS(on)D(on)D 其中其中R RDSDS(on)(on)是结点温度的函数，可以通过是结点温度的函数，可以通过on-on-resistance vs.temperatureresistance vs.te

33、mperature查找各温度下的查找各温度下的R RDSDS(on)(on)值值 n nR RDSDS(on)(on)随温度升高变大，因为电子和空穴的迁移率随温度升高变大，因为电子和空穴的迁移率温度越高越小。温度越高越小。T是绝对温度2、开关损耗v P2=1/2VinID(Ton+Toff)fs总损耗=传导损耗+开关损耗第46页/共55页驱动电路驱动电路n n电压电压 电压一定要使电压一定要使MOSFETMOSFET完全导通（完全导通（datasheetdatasheet上查看），上查看），VGSVGS要要大于平台电压。如果大于平台电压。如果MOSFETMOSFET工作在横流区，工作在横流区，

34、VDSVDS会很大，会很大，器件消耗功率非常大，器件消耗功率非常大，MOSFETMOSFET将会烧毁。将会烧毁。n n电流电流 I=Q/T (QI=Q/T (Q：栅极总电荷，：栅极总电荷，T T：导通：导通/截止时间）截止时间）上述公式假设电流（上述公式假设电流（I I）使用的是恒流源。如果使用）使用的是恒流源。如果使用MOSFETMOSFET驱动器的峰值驱动电流来计算，将会产生一些误差。驱动器的峰值驱动电流来计算，将会产生一些误差。n n如驱动器在如驱动器在18V 18V 时标称电流为时标称电流为0.5A0.5A，则在，则在12V 12V 时，其峰值输时，其峰值输出电流将小于出电流将小于0.

35、5A0.5A。选择驱动器时，一般标称电流要比实。选择驱动器时，一般标称电流要比实际电流大一倍际电流大一倍两个MOSFET并联时，所需驱动电流将增大第47页/共55页n nMOSFET 驱动器的功耗 1.PC C=CG G VDDDD F=QG G V F CG=MOSFET CG=MOSFET栅极电容栅极电容 VDD=MOSFET VDD=MOSFET 驱动器电源电压（驱动器电源电压（V V）F=F=开关频率开关频率 QG=QG=栅极总电荷栅极总电荷 2.PQ Q=(IQHQH D+IQLQL (1-D)VDDDD IQH=IQH=驱动器输入为高电平状态的静态电流驱动器输入为高电平状态的静态电

36、流 D=D=开关波形的占空比去开关波形的占空比去 IQL=IQL=驱动器输入为低电平状态的静态电流驱动器输入为低电平状态的静态电流 3.PS S=CC F VDD CC=CC=交越常数（交越常数（A*secA*sec）第48页/共55页其它其它n nMOSMOS漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，一般集成电路中体二极管，一般集成电路中 没有。没有。n nMOSFETMOSFET的的S S极和衬底连接，所以极和衬底连接，所以S S、DD不能互换不能互换n nMOSFET MOSFET 的频率理论上可以做到的频率理论上可以做到1MHz1MHz，应用

37、范围，应用范围比较多的频率段应该为几百比较多的频率段应该为几百KHzKHz左右。左右。n n如果高效率是最需要达到的重要参数，则低开关频如果高效率是最需要达到的重要参数，则低开关频率是最佳选择。高开关频率的优势是能够获得较低率是最佳选择。高开关频率的优势是能够获得较低的的 直流电流和电压纹波，更小的电感或更少的直流电流和电压纹波，更小的电感或更少的输出电容就意味着更低的成本输出电容就意味着更低的成本n n在开关电源低高端一般都用在开关电源低高端一般都用N-MOSN-MOS，少用，少用P-MOSP-MOS。第49页/共55页MOSFET应用应用n n开关作用第50页/共55页第51页/共55页显卡电源显卡电源第52页/共55页converterinverter第53页/共55页谢谢！第54页/共55页