1、 動態特性
動態特性主要描述輸入量與輸出量之間的時間關系,它影響器件的開關過程。由于該器件為單極型,靠多數載流子導電,因此開關速度快、時間短,一般在納秒數量級。Power MOSFET的動態特性。如圖3所示。
Power MOSFET 的動態特性用圖3(a)電路測試。圖中,up為矩形脈沖電壓信號源;RS為信號源內阻;RG為柵極電阻;RL為漏極負載電阻;RF用以檢測漏極電流。
Power MOSFET 的開關過程波形,如圖3(b)所示。
Power MOSFET 的開通過程:由于Power MOSFET 有輸入電容,因此當脈沖電壓up的上升沿到來時,輸入電容有一個充電過程,柵極電壓uGS按指數曲線上升。當uGS上升到開啟電壓UT時,開始形成導電溝道并出現漏極電流iD。從up前沿時刻到uGS=UT,且開始出現iD的時刻,這段時間稱為開通延時時間td(on)。此后,iD隨uGS的上升而上升,uGS從開啟電壓UT上升到Power MOSFET臨近飽和區的柵極電壓uGSP這段時間,稱為上升時間tr。這樣Power MOSFET的開通時間
ton=td(on)+tr (2)
Power MOSFET的關斷過程:當up信號電壓下降到0時,柵極輸入電容上儲存的電荷通過電阻RS和RG放電,使柵極電壓按指數曲線下降,當下降到uGSP 繼續下降,iD才開始減小,這段時間稱為關斷延時時間td(off)。此后,輸入電容繼續放電,uGS繼續下降,iD也繼續下降,到uGS< SPAN>T時導電溝道消失,iD=0,這段時間稱為下降時間tf。這樣Power MOSFET 的關斷時間
toff=td(off)+tf (3)
從上述分析可知,要提高器件的開關速度,則必須減小開關時間。在輸入電容一定的情況下,可以通過降低驅動電路的內阻RS來加快開關速度。
電力場效應管晶體管是壓控器件,在靜態時幾乎不輸入電流。但在開關過程中,需要對輸入電容進行充放電,故仍需要一定的驅動功率。工作速度越快,需要的驅動功率越大。{{分頁}}
2、 動態參數
(1) 極間電容
Power MOSFET的3個極之間分別存在極間電容CGS,CGD,CDS。通常生產廠家提供的是漏源極斷路時的輸入電容CiSS、共源極輸出電容CoSS、反向轉移電容CrSS。它們之間的關系為
CiSS=CGS+CGD (4)
CoSS=CGD+CDS (5)
CrSS=CGD (6)
前面提到的輸入電容可近似地用CiSS來代替。
(2) 漏源電壓上升率
器件的動態特性還受漏源電壓上升率的限制,過高的du/dt可能導致電路性能變差,甚至引起器件損壞。