什么是Qg,MOS管Qg的概念详解

MOS管Qg的概念解析

MOS管Qg概念

Qg(栅极电荷):栅极电荷Qg是使栅极电压从0升到10V所需的栅极电荷，是指MOS开关完全打开，Gate极所需要的电荷量。

虽然MOS的输入电容,输出电容,在反馈电容是一项非常重要的参数,但是这些参数都是一些静态参数。

静态时，Cgd通常比Cgs小，实际在MOS应用中，当个Gate加上驱动电压后，于Mill效应有关联的Cgd会随着Drain极电压变化而呈现非线性变化，而且其电容值会比Cgs大20倍以上虽然Cgs也会随着Grain-Source电压变化，但是其数值变化不大，通常会增大10%-15%左右。所以很难用输入，输出电容来衡量MOS的驱动特性。

1.测试电路和波形

通常用Qg(栅极电荷)来衡量MOS的驱动特性

如上图1.3（1）在t0-t1时刻,Vgs开始慢慢的上升直到Vgs(th),DS之间电流才开始慢慢上升,同时Cgs开始充电，在此期间Cgd和Cgs相比可以忽略;

（2）t1-t2时刻,Cgs一直在充电,在t2时刻，Cgs充电完成,同时Id达到所需要的数值,但是Vds并没有降低;

（3）t2-t3时刻，VDS开始下降,Cgs充电完成,而且Vgs始终保持恒定,此时主要对Cgd充电,此段时间内，Cgd的电容值变大，在t3时刻Cgd充电完成,通常这个时间要比t1-t2长很多;

（4）在t3-t4时刻,t3时刻Cgd和ICgsE已经充电完成，VGS电压开始上.升直到驱动IC的最高直流电压。

所以图1.3中所标识的(Qgd+Qgs)是MOS开关完全打开所需要的最小电荷量。实际计算Qg的数值为t0-t4时刻所需要的总电荷。

根据Qg可以很容易计算出MOS管在一定的驱动电流下完全打开需要的时间，Q=CV，I=C/T，所以Q=IxT。

2. Qg和ID和VDS等的关系

（1）Qg会随着VDD的增加而增大;

（2）Qg会随着ID的增加而增大,因为ID对应的Vgs(th)也增加,响应增加了Qg;但是增加的电荷量并不明显

（3）Ciss大的MOS并不表示其Qg就大，跨导是要考虑的一个因数

MOS管Qg概念-Qg测试

1.测试电路

用信号发生器产生60KHz方波,输入到L6386的LIN(PIN1)在LVG(PIN9)和PGND(PIN8)两端产生相应的驱动方波来驱动MOS，MOS的VDS没有接电源。其中R2=24Ω。

当R1=56Ω，测试结果如下:

采用了PCB上的下桥MOS管的电路连接,图2.1中Isense还接有一0.1Ω的取样电阻到PCB的地。

黄-信号发生器到SGND的波形，即LIN处的电压波形;

红-LVG到SGND的波形;

蓝-LVG和PGND之间的电压波形;(差分探棒测试)

绿-MOS的Gate和PGND之间的电压波形;(差分探棒测试)

(1) 红和蓝之间的延时主要是因为探棒的类型不一样所导致，蓝、绿之间就没有延时;

(2)在Rg= 80Ω(R1+R2) 时，MOS完全打开的延时为160nS。

估算Qg_min：Qg_min=VCCxtd/(R1+R2)=15x160/80=30nC,和Datasheet中的87nC相差很大。

同时测试R1=180Ω时，td=379nS，估算Qg_min=15/204x379=27.8nC,和80Ω的计算结果基本一致。

取下桥的驱动电阻为56Ω，然后考虑到VDD和ID的影响，将td时间为1.5的系数。

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