解析MOSFET的寄生電容-VGS的溫度特性知識

同普通三極管相比，MOSFET堪稱晶體管之王，在模擬電路和數字電路中均有廣泛用途。為了發揮MOSFET性能優勢，用戶除了詳細閱讀產品規格書外，有必要先了解MOSFET的寄生電容，開關性能，VGS(th)(界限値)，ID-VGS特性及其各自的溫度特性。

MOSFET的寄生電容和溫度特性

在構造上，功率MOSFET都存在寄生電容。MOSFET的G(柵極)端子和其他的電極間由氧化層絕緣，在DS(漏極、源極)間形成PN接合，成為內置二極管構造。其中，Cgs、Cgd的容量根據氧化膜的靜電容量決定，Cds根據內置二極管的接合容量決定。

MOSFET的寄生電容模型

一般而言，寄生電容與漏極、源極間電壓VDS存在一定關系，VDS增加，則寄生容量值減小。在廠家發布的MOSFET規格書上，一般都提供Ciss/Coss/Crss三類容量特性：

Ciss表示輸入容量，即Cgs+Cgd

Coss表示輸出容量，即Cds+Cgd

Crss表示反饋容量，即Cgd

寄生電容大小與VDS的關系

測量數據表明，雖然寄生電容的大小與VDS密切相關，但是與溫度的變化幾乎沒有任何影響，對溫度不敏感。

MOSFET的開關特性

當柵極電壓ON/OFF之后，MOSFET才能ON/OFF，這個延遲時間為開關時間。一般而言，規格書上記載td(on)/tr/td(off)/tf，這些數值是典型值，具體描述為：

td(on)：開啟延遲時間(VGS 10%→VDS 90%)

tr：上升時間(VDS 90%→VDS 10%)

td(off)：關閉延遲時間(VGS 90%→VDS 10%)

tf：下降時間(VDS 10%→VDS 90%)

ton：開啟時間(td(on) + tr)

toff：關閉時間(td(off) + tf)

測量數據表明，溫度變化對MOSFET的開關時間沒有影響。溫度上升時，OSFET的開關時間略微增加，當溫度上升到100°C時開關時間僅僅增加10%，幾乎沒有溫度依存性。

MOSFET的寄生電容與溫度的關系

MOSFET的VGS(th)(界限値)

按照定義，為VGS(th)（界限值)是MOSFET開啟時，GS(柵極、源極)間需要的電壓。這表示，當輸入界限值以上的電壓時，MOSFET為開啟狀態。為了通過絕大部分電流，需要比較大的柵極電壓。

那么，MOSFET在開啟狀態時能通過多少電流？針對每個元件，在規格書的電氣特性欄里分別有記載。例如，當輸入VDS=10V時，使1mA電流通過ID所需的柵極界限值電壓ID(th)為1.0-2.5V。

MOSFET的ID-VGS特性，以及界限值溫度特性

ID-VGS特性和界限值都會隨溫度變化而變化。使用時請輸入使其充分開啟的柵極電壓。其中，界限值隨溫度升高而下降，通過觀察界限值電壓變化，能夠計算元件的通道溫度。

需要注意的是，對于一定的VGS電壓，漏極電流ID會隨溫度的上升而增加，但是達到10A以后，ID將與溫度無關。當漏極電流達到一定限度后，MOSFET已經成為一個發熱體，基體發熱已經成為溫升的主要來源，而外部環境溫度的影響科技忽略。

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