MOS管知识-MOS管电容特性分析

MOS管电容特性-动态特性

从图九可以看出功率管的寄生电容分布情况，电容的大小由功率管的结构,材料和所加的电压决定。这些电容和温度无关，所以功率管的开关速度对温度不敏感(除阈值电压受温度影响产生的次生效应外)

MOS管电容特性:由于器件里的耗尽层受到了机压影响，电容Cgs和Cgd随着所加电压的变化而变化。然而相对于Cgd，Cgs受电压的影响非常小，Cgd受电压影响程度是Cgs的100倍以上。

如图10所示为一个从电路角度所看到的本征电容。受栅漏和栅源电容的影响，感应到的dv/dt会导致功率管开启。

MOS管电容特性:简单的说，Cgd越小对由于dv/dt所导致的功率管开启的影响越少。同样Cgs和Cgd形成了电容分压器，当Cgs与Cgd比值大到某个值的时候可以消除dv/dt所带来的影响，阈值电压乘以这个比值就是可以消除dv/dt所导致功率管开启的最佳因素，APT功率MOSFET在这方面领先这个行业。

Ciss:输入电容

将漏源短接，用交流信号测得的栅极和源极之间的电容就是输入电容。Ciss是由栅漏电容Cgd和栅源电容Cgs并联而成，或者Ciss=Cgs+Cgd，当输入电容充电致阈值电压时器件才能开启，放电致一定值时器件才可以关断。因此驱动

电路和Ciss对器件的开启和关断延时有着直接的影响。

Coss :输出电容

将栅源短接，用交流信号测得的漏极和源极之间的电容就是输出电容。Coss是由漏源电容Cds和栅漏电容Cgd并联而成，或者Coss=Cds+Cgd，对于软开关的应用，Coss非常重要，因为它可能引起电路的谐振。

Crss:反向传输电容

在源极接地的情况下，测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。反向传输电容等同于栅漏电容。反向传输电容也常叫做米勒电容，对于开关的上升和下降时间来说是其中一个重要的参数,他还影响着关断延时时间。

图11是电容的典型值随漏源电压的变化曲线

电容随着漏源电压的增加而减小，尤其是输出电容和反向传输电容。

Qgs, Qgd,和Qg:栅电荷

栅电荷值反应存储在端子间电容上的电荷，因为开关的瞬间，电容上的电荷随电压的变化而变化，所以设计栅驱动电路时经常要考虑栅电荷的影响。

请看图12，Qgs从0电荷开始到第一个拐点处，Qgd是从第一个拐点到第二个拐点之间部分(也叫做“米勒"电荷)，Qg是从0点到vGS等于一个特定的驱动电压的部分。

漏电流和漏源电压的变化对栅电荷值影响比较小，而且栅电荷不随温度的变化。测试条件是规定好的。栅电荷的曲线图体现在数据表中，包括固定漏电流和变化漏源电压情况下所对应的栅电荷变化曲线。

在图12中平台电压VGS(pl)随着电流的增大增加的比较小(随着电流的降低也会降低)。平台电压也正比于阈值电压，所以不同的阈值电压将会产生不同的平台电压。

MOS电容—能更好的理解MOS管。这个器件有两个电极，一个是金属，另一个是extrinsicsilicon（外在硅），他们之间由一薄层二氧化硅分隔开。金属极就是GATE，而半导体端就是backgate或者body。他们之间的绝缘氧化层称为gate dielectric（栅介质）。

这个MOS电容的电特性能通过把backgate接地，gate接不同的电压来说明。MOS电容的GATE电位是0V。金属GATE和半导体BACKGATE在WORK FUNCTION上的差异在电介质上产生了一个小电场。

在器件中，这个电场使金属极带轻微的正电位，P型硅负电位。这个电场把硅中底层的电子吸引到表面来，它同时把空穴排斥出表面。这个电场太弱了，所以载流子浓度的变化非常小，对器件整体的特性影响也非常小。

当MOS电容的GATE相对于BACKGATE正偏置时发生的情况。穿过GATE DIELECTRIC的电场加强了，有更多的电子从衬底被拉了上来。同时，空穴被排斥出表面。随着GATE电压的升高，会出现表面的电子比空穴多的情况。

由于过剩的电子，硅表层看上去就像N型硅。掺杂极性的反转被称为inversion，反转的硅层叫做channel。随着GATE电压的持续不断升高，越来越多的电子在表面积累，channel变成了强反转。Channel形成时的电压被称为阈值电压Vt。当GATE和BACKGATE之间的电压差小于阈值电压时，不会形成channel。当电压差超过阈值电压时，channel就出现了。

MOS电容：（A）未偏置（VBG=0V），（B）反转（VBG=3V），（C）积累（VBG=-3V）。正是当MOS电容的GATE相对于backgate是负电压时的情况。电场反转，往表面吸引空穴排斥电子。硅表层看上去更重的掺杂了，这个器件被认为是处于accumulation状态了。

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