MOSFET(MOS管)中的“开关”时间可以改变电压的原理?

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MOSFET(MOS管)中的“开关”时间可以改变电压的原理? 

MOSFET(MOS管)是一种广泛使用的半导体器件,它可以作为电路中的开关来控制电流的通断状态。MOSFET有很多种,但是最常用的是n型MOSFET。在使用MOSFET作为开关时,它的控制端被连接到一个逻辑电平信号,这个信号可以把MOSFET的导电特性 "打开" 或 "关闭"。然而,MOSFET的"打开"和"关闭"并不是瞬间发生的,而是需要一定的时间来完成,这个时间被称为"开关"时间。

MOSFET的"开关"时间包括几个不同的阶段。首先是导通时间(Turn-On Time),为了使MOSFET开始导通,控制端需要通过升高电压来形成一个正向的电场,这需要一些时间,导通时间就是指从控制端开始提供电压信号到MOSFET完全导通所需要的时间。其次是截止时间(Turn-Off Time),它是指从控制信号降低到MOSFET停止导通所需要的时间。最后是过渡时间(Transition Time),这是指在从导通到截止或从截止到导通的过程中,MOSFET的电路响应从100%到0%或从0%到100%的时间。

MOSFET的开关时间受到许多因素的影响,其中最主要的因素是 MOSFET 的内部电容。MOSFET有三个内部电容:栅源电容(Cgs),栅极电容(Cgd)和漏极电容(Cds)。这些电容对MOSFET的开关时间和性能有着重要的影响。在MOSFET导通时,Cgs和Cgd电容会储存电荷,使得MOSFET的导通速度降低,因此会增加导通时间。同样,在关闭时Cgd和Cds电容会释放电荷,导致截止时间延迟。因此,减小MOSFET的内部电容可以显著地改进开关时间。

除了内部电容之外,MOSFET 的工作温度也会对开关时间产生影响。当 MOSFET 的工作温度增加时,其导热性下降,内部电容则增加,从而增加了其开关时间。因此,在设计MOSFET的电路时,需要考虑工作温度对开关时间的影响,并且选择适当的散热解决方案以减少热效应。

在电路中使用MOSFET作为开关,它的控制端可以通过修改开关时间来改变电压。以一系列开关时间为0-6微秒(us)的MOSFET为例,每次打开MOSFET需要花费3微秒,即导通时间为3微秒。当MOSFET被打开时,它可以导通,使得电路通过。当利用电路时MOSFET被关闭,截止时间为0.5微秒,则电路将停止通过。如果我们想要改变电路的输出电压,可以通过改变MOSFET的开关时间来实现。在导通时间和截止时间都保持不变的情况下,增加开关时间将导致电路输出电压的上升。反之,减少开关时间将导致电路输出电压的下降。

综上所述, MOSFET的开关时间是利用其内部电容影响MOSFET的导通和截止时间所决定的。通过适当地选择散热解决方案可以降低MOSFET的内部电容,并减少其开关时间。通过调整MOSFET的开关时间可以改变电路的输出电压。在设计电路时,需要注意 MOSFET 的开关时间和工作温度对开关时间的影响,选择合适的MOSFET来满足所需的电路性能要求。

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