功率器材MOSFET作为一种在开关电源新产品研制进程中不可或缺的重要元件，向来是新人工程师开端触摸电源规划时的学习要点之一，而弄清楚MOSFET的导通和关断进程则是重中之重。本文将会就功率MOSFET的导通和关断进程进行详细剖析和总结。
MOSFET导通进程
想要弄清楚MOSFET的导通和关断进程，首要需求做的一个进程便是树立一个根底的MOSFET电路模型。本文所树立的MOSFET开关模型，首要表现的是低导通值MOSFET寄生参数：G、D、S间的电容，CGS，CGD，CDS用于剖析驱动进程;DS间的寄生三极管，剖析漏极扰动对MOSFET的影响：一是内部三极管导通而雪崩，二是CGD耦合引起门极电位上升，使MOSFET误导通。
在本文所树立的这一MOSFET参阅模型中，模型内所描绘的体内寄生三极管中还特别包括一个重要的寄生器材，体二极管。体二极管是MOSFET制成工艺中发生的不可避免的副产品，它和一般的PN结型二极管相同有难以克服的反向恢复时刻tf。在高速同步整流使用中，tf直接影响开关管的功能和损耗。
图1 MOSFET开关模型
首要来看功率器材MOSFET的导通进程，在本文所树立的这一开关模型中履行到铜操作，此刻PWM高电平信号经过功率扩大转化，对门极充电。一路电流是为CGS充电，电流经过源极，负载回到地。另一路是为CGD充电。CGS上的电位逐步上升，充溢抵达门极敞开电压时，DS沟道间开端呈现电流，第一阶段完毕，如图2所示的1，2时刻段。第二阶段首要对电容CGD充电，VDS电压开端下降，门极电压不再上升，CGD表现为米勒电容，容量扩大挨近20倍，这阶段沟道电流和电压一起存在也是开关损耗的时期，如图2所示的第3时刻段。
当MOSFET器材内的门极电压被树立起来后，此刻器材内部的VDS电压将会下降到最小值，因为MOSFET的操控电子与沟道电流彻底阻隔，一旦MOSFET敞开后，门极只流过纳安级的电流，驱动电流能够疏忽。
图2 MOSFET导通波形图
下面咱们以这一MOSFET的导通进程为例，具体剖析一下当这一器材在开关频率为250KHz条件下时，其门极电压从0v上升到10v在tr时刻内的所需的均匀电流。在这一条件下，选用AOD436，则N-MOSFET13mOhm@Vgs=4.5V，规划要求驱动时刻tr为15ns，则充溢CGS所需电流I1为该时刻电容电压改变的微分，此刻有公式为：
当输入电流完成对功率器材CGD电容的充电后，此刻漏极导通，则电容D、S间的电压由供电电压VIN下降到导通压降。以为导通压降VDS满足小，这样CDS两头的压降为VIN+VGS，此刻有公式：
经过对上文中所供给的驱动电流公式进行核算，咱们能够得出结论，此刻总的驱动电流Ig=IGS+IGD。虽然门极输入电流可达5-8A，但持续时刻只要15ns，这就要求驱动电路在敞开MOSFET时有满足的电荷开释才能。相同关断MOSFET时，门极上的电荷要快速泄放，除了有放电回路外，驱动电路还有吸电流才能，确保MOSFET快速关断，削减开关损耗。
MOSFET关断进程
在了解了功率器材MOSFET的导通进程后，其关断进程的剖析就显得相对简单了一些。当这一器材被履行关断操作时，此刻器材中的门极电容放电，电压下降至米勒渠道时，VDS电压上升到输入电压。门极电压降到敞开电压时，沟道电流消失，关断完毕。
在履行关断操作的进程中，因为MOSFET的门极电荷需求在短时刻内放空，因而驱动电路不只要供给放电回路，还需求具有快速吸电流才能。门极的电容电荷累积极易形成静电损坏，快速放电回路也是确保开关管安全的重要措施。可是VDS快速关断带来的负面影响是漏极di/dt引起的电压尖峰，正如前面剖析的它可能带来门极的误导通和MOSFET内部寄生三极管导通而失效。
图3 MOSFET关断时，漏极的振动波形
以上便是本文针对功率器材MOSFET的导通和关断进程所进行的总结和剖析，期望经过本文的共享，对各位新人工程师的学习带来一些协助。
