場效應(yīng)管放電回路是如何工作的？

前段時間有一個網(wǎng)友向我提出了這樣一個疑問：他問我在有些開關(guān)電源電路中，為什么會在場效應(yīng)管的柵極和驅(qū)動它的芯片之間加一個二極管。其實這是一個加速放電的二極管，用來為場效應(yīng)管提供一個快速放電的回路。有些電路中是沒有這個二極管的，但是不等于就沒有這個放電回路。那么，為什么要提供這樣一個放電回路？它在哪里？是如何工作的？接下來，我們就圍繞這幾個問題來說一說。

場效應(yīng)三極管

首先我們來講，在開關(guān)電源電路中為什么要為開關(guān)管（場效應(yīng)管）提供一個放電回路。這主要是由于場效應(yīng)管具有很高的輸入阻抗。它的工作原理是通過加在其柵極的電壓來控制流過漏極到源極的電流的。如圖1，它和由兩個PN結(jié)組成的三極管一樣，它也有三個電極。分別為漏極（D）、柵極（G）和源極（S）。但不同于三極管，三極管是由兩個PN結(jié)組成的三極管電子元器件（見下圖）。我們知道，三極管有一個很重要的特性，只要給三極管的基極提供一個0.7V的偏置電壓它就會導(dǎo)通?；鶚O很小的電流變化可以引起集電極很大的電流變化。

三級管是通過基極的電流變化來改變流過集電極到發(fā)射極的電流，也就是說三級管是電流效應(yīng)。只要三級管的BE結(jié)打開，三級管基極的電流就可以通過基區(qū)流到發(fā)射極，最后流回電源。而場效應(yīng)管則不同，場效應(yīng)具有很高的輸入阻抗。它是通過加在柵極和源極之間的電壓 來控制流過漏極到源極的電流的。也就是說，場效應(yīng)管是電場效應(yīng)。很多人會認為，場效應(yīng)管和三級管一樣，只要給它的柵極加上一個0.7V的電壓，它就會導(dǎo)通這是不對的。場效應(yīng)管的開啟電壓和關(guān)斷電壓我忘了，大家可以自己查一下。

正是因為場效應(yīng)管具有很高的輸入阻抗，它的柵極電流是流不過基區(qū)到源極的。因為它的輸入阻抗很高，可以達到10的7次方—15次方。這個阻抗很高了，可以看做柵極的電流流不到源極。又因為在場效應(yīng)管的柵極和源極之間存在一個電容如上圖，我們一般把這個電容叫做寄生電容，其實每個三級管個電極之間都存在這樣一個電容，因為兩塊相互靠近彼此絕緣的金屬板就可以看做一個電容。電容具有存儲電荷的功。當脈沖信號送到場效應(yīng)管的柵極，不使場應(yīng)管導(dǎo)通，還會對這個寄生電容充電。當脈沖信號結(jié)束后，這個寄生電容就會充滿電，由于場效應(yīng)管的高輸入阻抗電容上存儲的電荷釋放不掉，這個寄生電容兩端的電壓就會繼續(xù)維持場效應(yīng)管的導(dǎo)通，不僅降低開關(guān)電源的效率還會造成場效應(yīng)管對地短路燒壞場效應(yīng)個。所以必須為它提供一個放電回路，在脈沖信號結(jié)束后把寄生電容存儲的電荷給它放掉，使脈沖信號結(jié)束后能夠保障場效應(yīng)個進入關(guān)斷狀態(tài)。

那么這個放電回路在哪呢？其實這個是不需要我們關(guān)心的，一般都被集成在了芯片的內(nèi)部。如上圖Q1、R1、D1就組成了場效應(yīng)管K1的放電回路。當脈沖信號過來時場效應(yīng)管K1導(dǎo)通，當脈沖結(jié)束后，由于Q1是PNP型三級管這時候它導(dǎo)通，寄生電容通過導(dǎo)通的Q1放電。當脈沖信號再次到來的時候，Q1截止K1導(dǎo)通。D1是用來隔離寄生電容放電時對前級電路的影響。一般芯片輸出到場效應(yīng)管柵極會加一個電阻。有的還會多加一個二極管，雖然我們測量二極管是會有一個7K左右的電阻，這個電阻不等同于普通電阻的阻值，當二極管導(dǎo)通時電流可以很快的通過，所以我們在有些電路中看到的這個二極管就是一個加速放電的二極管。有些電路中是沒有這個二極管的。