【原创分享】从无到有，彻底搞懂MOSFET讲解（四）

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本帖最后由松山归人于 2021-6-2 10:38 编辑

讲解人：鲁肃老师（张飞实战电子高级工程师）

我们上一章讲到了米勒电容，它在MOSFET开通过程中，扮演着十分重要的角色。为什么呢？待会儿再来看。

我们先来研究一下MOSFET如何进行导通的。首先，它和三极管一样，也有一个导通阈值。在模电里面，阈值的概念是必须要理解的。也就是说，任何器件的导通和关断都要有一定的电压，对应的就是开通电压和关断电压，我们把这个电压叫做阈值。同样的，MOSFET也有阈值电压。

MOSFET导通电压：4.5V 2V 1V。

这个电压的高低在我们电路中，有多大的作用呢？我们知道了，MOSFET栅源之间是有压差Vgs（导通阈值电压），那么，由于布局等因素，GND上会有干扰存在，地上就会毛刺，所以，控制的信号线上也会有干扰毛刺吧，这些毛刺是叠加在有效的控制波形上的，比如说叠加在方波上。

如上图所示，比如说地上有了毛刺了，本来是不导通的，由于毛刺的存在，就会让MOSFET误导通。

同样的，在高电平时也可能会产生毛刺是吧。那么高的毛刺没有关系，低的毛刺有可能造成误关断。上面讲的误关断，误开通，我们叫做误触发。

所以，从抗干扰角度来看：阈值电压越高越好。当然，高阈值和低阈值都有它们各自的优缺点。等我们把MOSFET导通原理讲清楚了之后，再来分析阈值高低阈值导通电压的各自优势劣势，这涉及到器件选型。

我们接下来来研究MOSFET的导通，就用比较经典的4.5V导通阈值电压来进行讲解。

我们看上面这幅图。我们知道，对于N型的晶体管或者三极管来说，要想饱和导通，它的E极需要接地。但是对于MOSFET来说，要想导通，不一定非要接地，而是谈它的GS之间的压差，也就是GS压差要大于4.5V（这是假设导通阈值是4.5V），换句话说，GS电容上两端的电压>4.5V，MOSFET就是导通的。这个和三极管还是有区别的。

所以，MOSFET的S源极也可以接地，也可以不接地，只要压差大于4.5V，它就导通。不过，为了后面的讨论方便，我们还是把S极接地，讨论起来就相对方便。

假设栅极加一个控制信号时：

高电平肯定需要大于4.5V，这里我们取12V。高电平，我们叫做ON，代表管子开通；低电平就是OFF了，为0V。

我们先看ON期间，管子是导通的是吧，来看一下它的回路是什么样子的。

分别有两个回路，如上图所示。当有了回路之后，还要分2种情况进行讨论。

我们看GS之间的电阻和电容，它们的阻抗是一样的吗？需要讨论在充电瞬间，电阻R2和电容C3的内阻关系。

很明显，刚开始电压刚刚上电时，电容等效成短路，基本上电流都是从电容上走的。随着给电容进行充电，这个时候电容上的电压越来越高，电容的等效阻抗也会越来越高，那么，电阻也会流过电流。

GS电容充电过程分三个阶段：

1. GS电容的内阻为0，几乎所有的电流，从电容上走；

2. GS电容没有充满的情况下，电流分别从电阻及电容流过，但主要的电流依旧从电容走；

3. 电容充满了，电流不从电容走，只有很小的电流从电阻走。

这个阶段我们讨论的是：GS电容和下拉电阻的回路分流问题。