MOS管柵極串接電阻,柵極串聯(lián)電阻作用-KIA MOS管

MOS管柵極串接電阻作用

mos管是電壓控制器件，導(dǎo)通只需要控制柵極的電壓超過(guò)其開啟閾值電壓即可，不需要柵極電流。所以本質(zhì)上，MOS管柵極上無(wú)需串聯(lián)任何電阻。

對(duì)于雙極性三極管，它是電流控制器件。它的基極串聯(lián)電阻是為了了限制基極電流的大小，否則對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)源來(lái)說(shuō)，三極管的基極對(duì)地之間就等效成一個(gè)二極管，會(huì)對(duì)前面驅(qū)動(dòng)電路造成影響。

而MOS管，由于它的柵極相對(duì)于漏極和源極是絕緣的，所以柵極上無(wú)需串聯(lián)電阻進(jìn)行限流。

相反，考慮到MOS管柵極存在的寄生電容，為了加快MOS管導(dǎo)通和截止的速度，降低MOS管在導(dǎo)通和截止過(guò)程中的損耗，它的柵極上的等效電阻應(yīng)該越小越好。

實(shí)際很多MOS管電路中，在MOS管柵極上所串聯(lián)的電阻幾乎無(wú)處不在，這個(gè)電阻存在會(huì)延長(zhǎng)MOS導(dǎo)通和截止的時(shí)間，增加無(wú)謂的損耗。那為什么有些電路上還要在MOS管的柵極前放這個(gè)電阻呢，它到底有什么作用？

首先要明確一個(gè)概念，模擬電路不是軟件編程、非0即1，而是一個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程。無(wú)論是電容上的電壓還是電感上的電流，都不能突變，否則將產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。上跳沿和下降沿并不是越陡峭越好，有時(shí)候在設(shè)計(jì)中甚至故意添加一些電阻讓上升下降沿變得平緩以保護(hù)元器件。

電路中，電阻R17有三個(gè)作用，其一是防止震蕩，其二是減小柵極充電峰值電流，其三是保護(hù)后面MOS管D-S極不被擊穿。

第一點(diǎn)，一般單片機(jī)的I/O輸出口都會(huì)帶點(diǎn)雜散電感，在電壓突變的情況下可能和柵極電容形成LC振蕩，當(dāng)它們之間串上R17后，可增大阻尼而減小振蕩效果。

第二，當(dāng)柵極電壓拉高時(shí)，首先會(huì)對(duì)柵極電容充電，充電峰值電流會(huì)超過(guò)了單片機(jī)的 I/O 輸出能力，串上 R17 后可放慢充電時(shí)間而減小柵極充電電流。

第三，當(dāng)柵極關(guān)斷時(shí)，MOS管的D-S極從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，漏源極電壓VDS會(huì)迅速增加，如果過(guò)大，就會(huì)擊穿器件，所以添加R17可以讓柵極電容慢慢放電，而不至于使器件擊穿。

為什么MOS管的柵極要串接電阻？

第一是限制驅(qū)動(dòng)電流，防止驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大，避免驅(qū)動(dòng)芯片會(huì)因?yàn)轵?qū)動(dòng)能力不足損壞。

MOS管的開啟，是對(duì)各個(gè)電容進(jìn)行充電，在充電的瞬間電容相當(dāng)于短路，并且電流非常大，驅(qū)動(dòng)芯片無(wú)法承接這么大的電流，所以這個(gè)電阻就起到了一個(gè)限流與保護(hù)作用。

但電阻阻值不能太大， 太大的話MOS管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，這樣開關(guān)損耗就會(huì)增加了。

第二個(gè)就是可以消除MOS管柵極的振蕩信號(hào)。

驅(qū)動(dòng)芯片到MOS管的走線存在寄生電感，并且MOS管的內(nèi)部電機(jī)引線也會(huì)有電感，此外MOS管的極間是存在寄生電容的，因此MOS管的開關(guān)電路就等效于一個(gè)LC低通濾波電路。

其輸出與輸入的比值，就是增益。

當(dāng)增益大于1時(shí)，噪聲就被放大了。

它的諧振頻率點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生較高的增益，如果沒有一個(gè)電阻引入，增益就會(huì)等于無(wú)窮大。

而驅(qū)動(dòng)信號(hào)又是頻率分量非常豐富的階躍信號(hào)，必定有諧振頻率點(diǎn)附近的信號(hào)，因此容易產(chǎn)生諧振，繼而產(chǎn)生振蕩。

電阻的存在就是用來(lái)提供一個(gè)阻尼，吸收這樣的振蕩信號(hào)，串接電阻的阻值增大，諧振頻率點(diǎn)增益就會(huì)減小。一般阻值在10Ω左右即可，公式Rg＞2（L/Cgs）^0.5。

電阻的位置應(yīng)該是在驅(qū)動(dòng)端還是MOS管端呢？

在一些小功率MOS管電路，驅(qū)動(dòng)端還是MOS管端其實(shí)都可以。但是對(duì)于大功率的MOS管開關(guān)電路，由于關(guān)斷時(shí)MOS管容易受到串?dāng)_，可能會(huì)產(chǎn)生誤操作，因此一般放在MOS管端。

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