由于MOSFET是单极性器材,因而寄生电容是开关瞬态仅有的约束要素。电荷平衡原理降低了特定面积的导通电阻,并且,与规范MOSFET技能比较,相同RDS(ON)下的芯片尺寸更小。图1显现超级结MOSFET和规范平面型MOSFET的电容。规范MOSFET的Coss为中度线性改变联系,而超级结MOSFET的Coss曲线出现高度非线性联系。由于单元密度较高,超级结MOSFET的Coss初始值较高,但超级结MOSFET中,在约50V漏源电压邻近,Coss会敏捷下降,如图1所示。当运用超级结MOSFET应用到PFC或DC/DC转换器时,这些非线性效应或许形成电压和电流振动。图2显现简化的PFC电路示意图,包括功率MOSFET内部寄生元件和外部振动电路,外部振动电路包括由布板带来的外部耦合电容Cgd_ext.)。
图1. 平面型MOSFET和超级结MOSFET输出电容的比较
一般来说,有多个振动电路会影响MOSFET的开关特性,包括内部和外部振动电路。 在图2的PFC电路中,L、Co和Dboost分别是电感、输出电容和升压二极管。Cgs、Cgd_int和Cds是功率MOSFET的寄生电容。Ld1、Ls1和Lg1是功率MOSFET的漏极、源极和栅极邦定线以及引脚电感。Rg_int和Rg_ext是功率MOSFET的内部栅极电阻和电路的外部栅极驱动电阻。Cgd_ext是电路的寄生栅极-漏极电容。LD、LS和LG是印刷电路板(PCB)的漏极、源极和栅极走线杂散电感。当MOSFET翻开或封闭时,栅极寄生振动经过栅极-漏极电容Cgd和栅极引线电感Lg1在谐振电路内发生。
图2.包括功率MOSFET内外部寄生元件的PFC电路简图
在谐振条件(ωL = 1/ωC)下,栅极和源极 电压中生成的震动电压远大于驱动电压。因谐振改变而发生的电压振动与品质因数成正比, Q(=ωL/R = 1/ωCR)。当MOSFET封闭时,漏极寄生电感(LD + Ld1)、栅极-漏极%&&&&&%Cgd和栅极引线电感Lg1网络形成栅极 振动电压。假如栅极电阻 (RG-ext.+Rg_int.)极小,则Q变大。别的,LS两头的压降和Ls1源极杂散电感在栅极-源极电压中发生振动,可用表达式(1)表明。寄生振动或许形成栅源极击穿、不良EMI、较大开关损耗、栅极操控失效,乃至或许形成MOSFET毛病。
优化电路设计,最大极限地进步超级结MOSFET的功能而又不发生负面影响非常重要。