MOS管特性和导通过程

三极管是流控流器件，它不能驱动功率太大的器件，因为此时C极电流大，而CE压降为0.3V左右，在三极管上面消耗的功率就很大，还容易发热。所以压控压型的MOS管就诞生了。

特性

• 一开始给GS端电容充电的过程中是有电流的，当MOS管完全导通后，栅极基本没有电流。

• MOS管各极之间都因工艺有一个等效电容，这里引入三个电容的概念：
  （1）输入电容C_iss = C_gd + C_gs
  （2）输出电容C_oss = C_gd + C_ds
  （3）密勒电容C_rss = C_gd

• 与三极管的CE端导通压降固定不同，MOS管的DS端等效为一个可变电阻R_dson，MOS关断时阻值无穷大，而导通时阻值无穷小，所以导通时即使I_D很大，这个功耗也很小。

• I_D电流由负载决定

• 高压MOS管等效为多个MOS管串联，低压MOS管等效为多个并联
  （1）高压MOS管的R_dson大(相同功率的负载，电压大，电流小，等效电阻大，一般为几十毫欧)，GS电容小(串联，所以导通快)。
  （2）低压MOS管则相反(R_dson为几毫欧)。

• MOS管的DS间有一个体二极管，它与I_D方向相反，它的压降是0.7V左右，随着电流增大，这个压降也会变大，如100A时，可能达到1V多的压降。体二极管的电流与I_D是接近或相等的。它消耗的功率是很大的，这个损耗叫续流损耗。

• 为了确保GS间的电容有放电回路，一般会在GS端并一个电阻，这样在MOS管关闭时无论前级电路怎么设计，都有放电回路。
  （1）这个电阻相当于下拉电阻，避免产生高阻态，且防止静电损坏MOS管
  （2）阻值：太小功耗大，太大不利于防止静电，一般选10K~100K。对于高压的MOS互补输出电路，可以根据实际情况选择更小，防止两个MOS同时导通。

导通过程和密勒电容

GS电容充电过程（栅极并联了一个电阻）：

1. GS电容内阻刚开始为0，几乎所有电流从电容走
2. GS电容没充满，电流分别从电容和电阻走，由于电阻很大，电流还是主要从电容走
3. GS电容充满了，电流不从电容走，只有很小的电流从电阻走

导通过程：
（1）t1时刻，电压达到MOS管的V_th，MOS管导通，I_D开始有电流，电流很小，但接下来会逐步上升
（2）t2时刻，I_D电流达到最大值，保持不变，但此时并没有完全导通。由于转移特性，栅极电压也不变，所以此时电流主要从密勒电容走(栅极->密勒电容->漏极->源极)，而不从GS电容走。

• MOSFET转移特性：栅极电压和漏极电流保持一个比例关系
• 密勒电容的大小与漏极电压有关，越高越大，所以高压MOS管更怕密勒效应。

（3）t2~t3时刻，这段时间为密勒平台。栅极电压不变，漏极电流最大，MOS管处于放大状态，R_dson从无穷大开始变小，V_DS变小。虽然R_dson在变小，但仍很大，所以此时功耗大发热大，所以我们希望这段时间很短。
（4）t3时刻：MOS管饱和导通，密勒平台结束，固有的转移特性消失。R_dson变得很小，漏极电压变小，密勒电容大小变得很小，基本不存在。电流继续从GS电容流。V_GS逐渐增大到栅极提供的电压大小。

减少密勒平台的时间

• 增大I_GS电流：减小栅极电阻
• 提高栅极驱动电压：不能超过MOS管的极限值

而减小密勒平台的时间也会出现一些问题

• 高压管，一般负载电流小，即I_D小，而V_DS大，如果密勒平台变小，则导通时V_DS要在更短的时间内从很高降到很低
• 低压管，一般负载电流大，即I_D大，如果密勒平台变小，则关断时I_D要在更短的时间内从很大减小到0

这样电压或电流的快速变化会让在密勒平台本来不变的V_GS发生振荡。
参考设计
在V_GS电压确定的情况下：

• 高压MOS栅极电阻取100~330Ω，密勒平台在200ns~1μs，一般300ns
• 低压MOS栅极电阻取10~100Ω，常取33Ω、51Ω。密勒平台在90ns~300ns

以上建议仅为参考，具体时间需要观察V_GS波形振荡。

另外，对于高压场合，建议选择V_GSTH高的MOS管；低压大电流也建议选择V_GSTH高的MOS管。低压小电流可以小一点(消费类如玩具)。同时栅极的下拉电阻可以选小一些。