为了更好的理解MOS管的导通和关断过程,一般会将电路中的寄生电感忽略掉,下面我们以一个最简单的钳位感应开关模型来说明。
![MOS管的导通 关断过程](http://www.ejiguan.cn/uploadfile/2024/0724/20240724073414660.png)
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对于MOS的导通过程我们可以将其划分为4个阶段:首先第一个阶段为输入电容从0开始充电到Vth,在这个过程中,栅极绝大部分电流都用来给电容CGS充电,也有很小的电流流过电容CGS。当电容CGS的电压增加到门的极限时,它的电压就会有稍微的减小;这个过程称为导通延迟,这是因为此时器件的漏极电流和漏极电压均未发生变化;当栅极电压达到开启电压时,MOSFET处于微导通状态。进入第二个阶段。
在第二个阶段中,栅极电压从Vth上升到Miller平坦区,即VGS。这是器件的线性工作区,电流和栅极电压成正比。在栅极的一侧,电流如第一阶段一样流入电容CGS和CGD,电容VGS的的电压将会不断升高。在器件的输出端,漏极电流也不断变大,但是漏源电压基本不变,保持先前水平(VDS,OFF)。当所有电流都流入MOSFET而且二极管完全截止后,漏极电压必须保持在输出电压水平;这时就进入第三个阶段。
进入第三个阶段后,栅极电压已经足够使漏极电流全部通过,而且整流二极管处于完全截止状态。现在允许漏极电压下降。在器件漏极电压下降过程中,栅源电压保持不变。这就是栅极电压波形的Miller平坦区。从驱动得到的可用的所有栅极电流通过电容CGD放电,这将加快漏源电压变化。而漏极电流几乎不变,这是由于此刻它受外部电路限制。
最后一个阶段是MOS沟道增强,处于完全导通状态,这得益于栅极的电压已经足够高。最终的VGS电压幅度将决定器件最终导通阻抗。
而MOS的关断过程恰好和它的导通过程是相反的:首先是关断延迟,这阶段需要电容CISS从最初值电压放电到Miller平坦区水平。这期间栅极电流由电容CISS提供,而且它流入MOSFET的电容CGS和CGD。器件的漏极电压随着过载电压的减小而略微的增大,然后进入第二个阶段,管子的漏源电压从IDC·RDS(On)增加到最终值(VDS(off)),进而促使二极管导通,进入第三个阶段,二极管给负载电流提供另一通路;栅极电压从VGS,Miller降到Vth;大部分的栅极电流来自于电容CGS,在这个阶段的最后漏极电流几乎达到0;但是由于整流二极管的正向偏置,所以漏极电压将维持在VDS(off)。
截止过程的最后一个阶段是器件的输入电容完全放电:电压VGS进一步减小到0;占栅极电流较大比例部分的电流,和截止过程的第三阶段一样,由电容CGS提供;器件的漏极电流和漏极电压保持不变。
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