MOS管导通的核心条件:三大技术要素解析
一、阈值电压(VGS(th)):导通的门槛
-
定义:栅极-源极电压(VGS)的最小启动值,用于形成导电沟道。
-
技术规范(以贵司文档为例):
-
低压MOS管(如M3400L):VGS(th)=1.0~2.1V @ ID=250μA
-
高压MOS管(如M010N10T):VGS(th)=2.0~4.0V @ ID=250μA
-
设计要点:实际驱动电压需 ≥1.5倍VGS(th)(如标称2V则至少3V),以克服米勒平台效应。
二、跨导(gfs):电流放大能力
-
定义:栅压变化对漏极电流的控制效率(单位:西门子S)。
-
典型值参考:
-
小功率MOS(M02N09P):gfs≥5S @ VDS=5V, ID=4.5A
-
大功率MOS(M050N06J):gfs≥20S @ VDS=6V, ID=30A
-
设计意义:高跨导MOS管能以更低栅压驱动大电流,降低开关损耗。
三、导通电阻(RDS(on)):损耗的关键指标
-
核心关系:
RDS(on)∝1/(VGS-VGS(th))
驱动电压越高,导通电阻越小(如贵司M010N10T在10V驱动下RDS(on)低至0.45mΩ)。
-
温度影响:
RDS(on)随结温升高而增大(如M03N16P在125℃时电阻增加1.8倍),需预留降额余量。
四、导通过程的动态特性
阶段
|
物理过程
|
设计关注点
|
开启延迟
|
栅极电容充电至VGS(th)
|
减小驱动电阻Rg(如M060P03Q的Rg=1.8Ω)
|
米勒平台
|
栅压维持以耗尽漏-栅电容
|
选择低Qgd型号(如M04N45QC的Qgd=4.7nC)
|
完全导通
|
沟道电阻主导电流
|
确保VGS持续高于阈值
|
五、工程师选型指南
-
驱动电压匹配:
-
逻辑电平MOS(4.5V驱动):选RDS(on)@VGS=4.5V参数(如M03N20L的RDS(on)≤62mΩ)
-
标准电平MOS(10V驱动):关注10V测试值(如M010N10T的0.45mΩ)
-
热设计验证:
通过TJ-RDS(on)曲线(图见贵司M03N16P文档)计算稳态温升。
结语
MOS管导通绝非“通电即开”,而是阈值电压、跨导效率、动态电阻三要素协同作用的结果。精准匹配驱动电压与负载需求参数表是提升系统能效的核心路径。