MOSFET跨導(dǎo)及夾斷區(qū)是什么

相比于晶體管，MOSFET這個管子相對來說比較復(fù)雜，它的工作過程理解起來還是有一定難度的。那么這其中最難以理解的部分，可能還是MOS管開關(guān)損耗的理解。相比導(dǎo)通損耗和續(xù)流損耗，MOS管開通和管斷的過程要復(fù)雜得多。

為了對MOS的開通過程有更好的分析，我們先回顧兩個比較基本的概念。U = I*R，R是電阻，它可以有效地表示流過電阻的電流變化對它兩端電壓的影響作用，比如如果流過這個電阻的電流越大，那么它兩端的電壓也就越高。電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，如果我們用Λ來表示的話，那么上面這個式子就可以轉(zhuǎn)換為I=ΛU。

這個式子可以用來表示一個回路中電壓的變化對流過這個器件電流的影響。這個影響可以是幅值，也可以是相位，幅值的影響大家都比較清楚，比如加在電阻兩端的電壓越高，那么流過它的電流也就越大。在對相位的影響上，最典型的場景，比如LC并聯(lián)諧振電路，這里我們就不展開分析了。

在MOS管這個器件，存在著一個跨導(dǎo)的概念。那么跨導(dǎo)，本質(zhì)上還是電導(dǎo)，表示一個器件中電壓的變化對電流的影響，但是它描述的卻是兩個回路的相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系。具體在MOS中，跨導(dǎo)gm表示的是Vgs也就是柵極電壓對Ids的影響，用公式來描述的話，就是Ids = gm*（Vgs-Vth）。

上面這個公式表示的是什么意思呢？

①只有當(dāng)Vgs的電壓超過Vth電壓之后，Ids電流才會發(fā)生明顯的變化。

②在Vgs達(dá)到平臺電壓之前，Ids的電流和（Vgs-Vth）這兩者之間的差值呈現(xiàn)一個正比關(guān)系，這個正比關(guān)系的比例系數(shù)就是跨導(dǎo)?？鐚?dǎo)這個概念，有點(diǎn)類似晶體管里面的電流放大倍數(shù)β，但是β這個參數(shù)表示的是電流和電流之間的關(guān)系，所以是放大倍數(shù)，不能稱之為跨導(dǎo)。跨導(dǎo)這個特性是MOS管固有的自然屬性，我們這里暫且不要去深究。

另外一個比較難以理解的過程，在平臺區(qū)，Vds的電壓才開始直線下降。實(shí)際上Vds下降的過程對應(yīng)著夾斷區(qū)不斷變長的過程。

夾斷點(diǎn)的電壓Vpinch-off始終等于Vgs – Vth，也就是不變的。隨著夾斷區(qū)不斷變長，Vds的電壓肯定是不斷變小的，當(dāng)D端（漏極）的電壓也達(dá)到Vgs-Vth時，MOS管也就基本被完全開通了。在后續(xù)的過程中，Vd的電壓會逐漸降低到0V，這個時候基本上Vgd = Vgs（忽略MOS管導(dǎo)通阻抗的話）。一般在實(shí)際項(xiàng)目中，我們還會繼續(xù)抬升Vgs，進(jìn)一步拓寬溝道寬度，進(jìn)而減小Rds，但是這個時候Vgs的作用已經(jīng)很小了。

分析清楚了兩個相對比較難以理解的過程，我們下面就可以較為詳細(xì)地推導(dǎo)出管開關(guān)損耗相關(guān)計(jì)算了。但是大家注意了，這些計(jì)算本質(zhì)上還只是近似估算，某種意義上講開關(guān)損耗是沒有辦法精確計(jì)算的。

這篇文章先到這里，下篇文章我們再詳細(xì)計(jì)算MOS管的開關(guān)損耗。

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