來源:電子元器件之家
充當一個“偏置電壓”
起到泄放電阻作用,推動電流的釋放
首先第一個,充當一個“偏置電壓”:
我們知道 MOSFET 一般柵極電壓比源極電壓高出一定的電壓,才能夠讓 其開啟,這里的電壓差被稱為門源電壓。
假使在這里沒有電阻起到偏置電壓的作用,那么 MOSFET 的源極電壓會因為隨著負載電流的變化而變化,導致門源電壓出現變化,從而影響 MOSFET 工作狀態。
當加入電阻以后,電阻會通過電壓降來微MOSFET提供一個穩定的偏置電壓,穩定 MOSFET 的工作狀態。
那么MOSFET柵極(G)-源極(S)的下拉電阻在什么情況下會顯得尤為重要呢?
這就是我們要講的第二點作用。
MOS管的G-S間有很大的阻抗,一旦在G-S之間存在少量的的靜電,較大的電阻值會會在柵(G)源極(s)之間產生很高的電壓,在這種高電壓的狀態下,再加上原本的電流,電壓會更大。
在這時我們需要將少量的靜電泄放掉,避免兩端的高電壓讓MOSFET有誤動作或擊穿G-S極的風險,而電阻便起到了這樣一個保護MOSFET的作用。
圖1 下拉低阻回路進行釋放電流
具體解釋如下:
我們知道MOSFET是高阻抗器件,在柵極(G)和源極(S)之間,存在一層絕緣體,即二氧化硅(SiO2)。MOS管有一個米勒效應,我們為了避免管子長時間停留在一個米勒平臺上,會選擇加速MOS管的導通與關斷時間,減少開關的損耗。
一旦MOSFET驅動異常,米勒電容可能會通過電流給柵極(G)和源極(S)充電,接著小電流高阻抗對應著高電壓,柵極電壓被充電,如若超過門檻電壓“Vgs(th)”,則易導致MOSFET重新開通,這是十分危險的。
圖2 下拉電阻對電荷的泄放路徑
此外,當MOSFET用于開關電路時,在開關過程中,如果柵極電壓沒有及時降下來,極易導致MOSFET處于部分導通狀態,隨后產生大量的熱量,造成MOSFET損壞。再柵極(G)和源極(S)之間增加一個適當的下拉電阻,能夠起到加快柵極電壓的下降速度的作用,從而保護MOSFET。
MOS管(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的柵極(G)和源極(S)之間選用下拉電阻值過大,可能會對電路的性能和穩定性產生一系列不良影響。
圖3 MOSFET的GS極接下拉電阻
1、電路工作異常
下拉電阻的主要作用之一是提供穩定的偏置電壓,確保MOS管能夠在正常的工作狀態下運行。當下拉電阻值過大時,它可能無法有效地提供所需的偏置電壓,導致MOS管的柵極電壓不穩定。這種不穩定性可能導致MOS管的工作狀態異常,進而影響整個電路的性能。
2、靜電保護能力減
MOS管的柵極和源極之間具有很高的阻抗,因此容易積累靜電。下拉電阻的另一個重要作用是泄放這些靜電,防止它們對MOS管造成損害。然而,當下拉電阻值過大時,其泄放靜電的能力會減弱,可能導致靜電在柵極和源極之間積累,增加MOS管被擊穿的風險。
3、開關速度變慢
在開關電路中,MOS管的柵極電壓需要迅速上升或下降以實現快速的開關動作。然而,當下拉電阻值過大時,它會延緩柵極電壓的變化速度,導致MOS管的開關速度變慢。這不僅會增加電路的開關損耗,還可能影響電路的整體性能。
4、功耗增加
下拉電阻值過大還可能導致電路的功耗增加。在MOS管導通時,下拉電阻會消耗一定的功率,產生額外的熱量。如果下拉電阻值過大,其消耗的功率也會相應增加,導致電路的功耗上升。這不僅會降低電路的效率,還可能對電路的穩定性產生負面影響。
5、選擇合適的下拉電阻值
為了避免上述不良影響,需要選擇合適的下拉電阻值。這通常需要根據電路的具體要求和MOS管的特性來確定。一般來說,下拉電阻的阻值應該足夠小,以確保能夠提供穩定的偏置電壓和有效的靜電泄放能力;同時,它也不應該過小,以免增加電路的功耗和開關損耗。
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原文標題:MOSFET柵極(G)-源極(S)的下拉電阻有何作用?
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