MOSFET和三极管ON状态有什么不同

Griffin

9 a) I/ |( F* R% J' d8 L% z/ g
- v5 }' }) c( [/ J
% q: b  P# x. U2 C& F
MOSFET和三极管，在ON 状态时，MOSFET通常用Rds，三极管通常用饱和Vce。那么是否存在能够反过来的情况，三极管用饱和Rce，而MOSFET用饱和Vds呢?4 i6 O, v( ~6 E- @0 A
# m  J' E& A) L- d

三极管ON状态时工作于饱和区，导通电流Ice主要由Ib与Vce决定，由于三极管的基极驱动电流Ib一般不能保持恒定，因而Ice就不能简单的仅 由Vce来决定，即不能采用饱和Rce来表示(因Rce会变化)。由于饱和状态下Vce较小，所以三极管一般用饱和Vce表示。  \3 F: i; X9 J8 w
1 {6 K8 K! p! W4 f: s; e- m( f/ U3 Y4 x, t4 z0 C& ^8 I
7 j" p5 b; ?8 G, g/ b/ x# z" @! ]: L
MOS管在ON状态时工作于线性区(相当于三极管的饱和区)，与三极管相似，电流Ids由Vgs和Vds决定，但MOS管的驱动电压Vgs一般可保持不变，因而Ids可仅受Vds影响，即在Vgs固定的情况下，导通阻抗Rds基本保持不变，所以MOS管采用Rds方式。
& O' o- a* |) @0 \% d! ~
- v( m4 S' i9 F: \; z( a
9 R3 M: T( B/ @. C3 Y- z电流可以双向流过 MOSFET的D和S ，正是MOSFET这个突出的优点，让同步整流中没有DCM的概念，能量可以从输入传递到输出，也可以从输出返还给输入。能实现能量双向流动。

- R) o' ~0 ?0 F1 E$ `3 e0 Y
" Y+ P5 t. m$ ~/ L' y( f, i接下来我们往深入一点来进行讨论：

  Z- _& t9 u# `0 m  E/ D% d, L  K& ]% B1 x# \! z
第一点
& J# B8 L! m) `' {; B  `
% |$ G& q+ s( @4 {- N1 I1 i
MOS的D和S既然可以互换，那为什么又定义DS呢?
6 r2 [- p" V1 d! f+ T2 Q对于IC内部的MOS管，制造时肯定是完全对称的，定义D和S的目的是为了讨论电流流向和计算的时候方便。
% ?3 ?- U+ m( n8 G0 Q

4 M4 m2 a$ z& @! n9 {( g8 M第二点
% p) u5 V' b7 Q

既然定义D和S，它们到底有何区别呢?
; b4 k7 O* J- O对于功率MOS，有时候会因为特殊的应用，比如耐压或者别的目的，在NMOS的D端做一个轻掺杂区耐压，此时D,S会有不同。

; }: u# O7 v5 G+ L# t% f
9 F0 m! D  ?% R( O/ w7 @第三点2 b3 r4 ~/ G) a# F$ ^
: p* R: R, e: s. a0 p. h0 Z9 {8 M' O, r# o0 C
5 `3 K9 b* L+ U& [1 T) b9 N. w/ M' I- u' y3 S6 M: G5 C6 {
' C1 H- ^5 P2 |. JD和S互换之后，MOS表现出来的特性，跟原来有何不同呢?比如Vth、弥勒效应、寄生电容、导通电阻、击穿电压Vds。+ s2 H1 l- {* j) O) u" |8 d
- X' ~! ]' i$ C* W9 ^' |- c% E. BDS互换后，当Vgs=0时，只要Vds>0.7V管子也可以导通,而换之前不能。当Vgs>Vth时，反型层沟道已形成，互换后两者特性相同。( _4 c5 z6 ?1 s3 E
; b# b9 L5 b1 h  ^7 b/ C9 e# U# `, D  A( L/ u+ w) j& a7 ^
: u' W6 x2 m* |3 q$ @* f4 Y, `4 @
  |; G/ p6 q) d: VD和S的确定) F& Z# f5 c% @( A. d% d
我们只是说电流可以从D--to--S ，也可以从S----to---D。但是并不意味着：D和S 这两个端子的名字可以互换。, T. `: o- z/ B. O4 B
8 T2 [: w* F, O+ S  s1 h. \' w3 e  X
/ ?8 B0 r' \6 e) R$ K
DS沟道的宽度是靠GS电压控制的。当G固定了，谁是S就唯一确定了。

. Z) n9 l: C  z- C( w8 k, c  u
如果将上面确定为S端的，认为是D。

2 V, `6 }9 b5 {, X) w: x4 Y; }/ K3 L: G
将原来是D的认为是S ，并且给G和这个S施加电压，结果沟道并不变化，仍然是关闭的。6 z3 t1 O: R1 m
; L2 i8 ?. Y, f+ t2 k% j+ N0 F6 b% Z- t% g

* k7 s0 z2 ^% d: c& m& O当Vgs没有到达Vth之前，通过驱动电阻R对Cgs充电，这个阶段的模型就是简单的RC充电过程。

! _1 o. ]9 \% F: l4 x
当Vgs充到Vth之后，DS导电沟道开始开启，Vd开始剧烈下降。按照I=C*dV/dt ,寄生电容Cgd有电流流过 方向：G -->D 。按照G接点KCL Igd电流将分流IR，大部分驱动电流转向Igd，留下小部分继续流到Cgs。因此，Vgs出现较平坦变化的一小段。这就是miler平台。
  M# o7 r! s1 T, ^4 g
; P9 X; n8 _7 R" v) F: r0 p
" b& [2 D/ e4 {& |7 n4 |
2 s  |' ~. G8 x* ~# ^4 u