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寄生電容 - 電子電路系列—MOS管精講

2011年11月22日 11:14 電子發燒友網 作者:葉子 用戶評論(0
解釋7:寄生電容

  上圖的柵極通過金屬氧化物與襯底形成一個電容,越是高品質的mos,膜越薄,寄生電容越大,經常mos管的寄生電容達到nF級。這個參數是mos管選擇時至關重要的參數之一,必須考慮清楚。Mos管用于控制大電流通斷,經常被要求數十K乃至數M的開關頻率,在這種用途中,柵極信號具有交流特征,頻率越高,交流成分越大,寄生電容就能通過交流電流的形式通過電流,形成柵極電流。消耗的電能、產生的熱量不可忽視,甚至成為主要問題。為了追求高速,需要強大的柵極驅動,也是這個道理。試想,弱驅動信號瞬間變為高電平,但是為了“灌滿”寄生電容需要時間,就會產生上升沿變緩,對開關頻率形成重大威脅直至不能工作。

  解釋8:如何工作在放大區

  Mos管也能工作在放大區,而且很常見。做鏡像電流源、運放、反饋控制等,都是利用mos管工作在放大區,由于mos管的特性,當溝道處于似通非通時,柵極電壓直接影響溝道的導電能力,呈現一定的線性關系。由于柵極與源漏隔離,因此其輸入阻抗可視為無窮大,當然,隨頻率增加阻抗就越來越小,一定頻率時,就變得不可忽視。這個高阻抗特點被廣泛用于運放,運放分析的虛連、虛斷兩個重要原則就是基于這個特點。這是三極管不可比擬的。

  解釋9:發熱原因

  Mos管發熱,主要原因之一是寄生電容在頻繁開啟關閉時,顯現交流特性而具有阻抗,形成電流。有電流就有發熱,并非電場型的就沒有電流。另一個原因是當柵極電壓爬升緩慢時,導通狀態要“路過”一個由關閉到導通的臨界點,這時,導通電阻很大,發熱比較厲害。第三個原因是導通后,溝道有電阻,過主電流,形成發熱。主要考慮的發熱是第1和第3點。許多mos管具有結溫過高保護,所謂結溫就是金屬氧化膜下面的溝道區域溫度,一般是150攝氏度。超過此溫度,mos管不可能導通。溫度下降就恢復。要注意這種保護狀態的后果。

  但愿上述描述能通俗的理解mos管,下面說說幾個約定俗成電路:

  1:pmos應用

  一般用于管理電源的通斷,屬于無觸點開關,柵極低電平就完全導通,高電平就完全截止。而且,柵極可以加高過電源的電壓,意味著可以用5v信號管理3v電源的開關,這個原理也用于電平轉換。

  2:nmos管應用

  一般用于管理某電路是否接地,屬于無觸點開關,柵極高電平就導通導致接地,低電平截止。當然柵極也可以用負電壓截止,但這個好處沒什么意義。其高電平可以高過被控制部分的電源,因為柵極是隔離的。因此可以用5v信號控制3v系統的某處是否接地,這個原理也用于電平轉換。

  3:放大區應用

  工作于放大區,一般用來設計反饋電路,需要的專業知識比較多,類似運放,這里無法細說。常用做鏡像電流源、電流反饋、電壓反饋等。至于運放的集成應用,我們其實不用關注。人家都做好了,看好datasheet就可以了,不用按mos管方式去考慮導通電阻和寄生電容。

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( 發表人:葉子 )

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