MOS管特性(经典)
MOS管的开关特性
第二章 逻辑门电路§2·1 D 、T 及MOS 管的开关特性一、D 的开关特性1、静态开关特性： D 的基本特性—“单向导电性”。
在数字大信号时，其伏安特性可分段线性化：⑴正向特性：①V D 正≤V T （开启电压）时，I D =0D 截止。
（Si:V T =0.5V ;Ge:V T =0.1V ） ②V D 正＞V T （开启电压） 时，D 导通。
（Si:V D 正=0.7V ;Ge:V D 正=0.3V ）∴D 正向导通有“钳位”作用（V +、V-只差0.7V ）， 忽略V D 正=0.7V ，相当“K ”接通。
D 正向导通“等效电路”：⑵反向特性：①│V D 反│≤│BV R │时，D 截止。
I D 反=I O 反向饱和电流很小。
（Si ：I O ＜1μA ；Ge:几十μA ）温度T ↑→I O ↑（Si:Io ↑=2 I O /8℃；Ge: Io ↑=2 I O /10℃ ∵Si 的I O 基数小，∴Si 管温度特性好。
D 反向截止有“隔离”作用，忽略I O ,相当“K ”断开。
②│V D反│＞│BV R │时，D 反向击穿。
除稳压管为齐纳（电）击穿外，雪崩（电热）击穿、D烧坏。
2、动态开关特性指D 在状态转换（导通截止）过程中的导电特性。
+r D +开启时间关断时间V CC如图：∵D 状态转换中，“内部电荷”发生变化。
∴内部电荷“建立”和“消散”过程， 均有“延时”:①开启时间—t 0n ; ②关断时间—t 0ff (反向恢复时间t re ) 特别D 在正向导通→反向截止时，PN 结内部“存储电荷”存在， ∴D 不能立即截止，瞬间出现反向电流I D 反＇（违背单向导电性）。
通常： t 0ff ＞＞t 0n (均很小) ； 若信号频率不非常高，可忽略。
二、T 的开关特性 1、静态开关特性：T 的三种工作状态：①截止 ②放大导通 ③饱和导通 “截止”和“饱和导通”的 电路如图：⑴截止状态：V I =V IL 若满足截止条件： “V be ≤V T ”（0.5V ）→ T 截止图中： V be =V b=V IL －V R1 ≤0.5V则：be 结、bc 结均反向→T 截止。
MOS管介绍解读
MOS管介绍解读MOS管是一种双极性场效应晶体管（FET），也称为MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）。
它是一种由金属层、氧化物层和半导体层构成的晶体管。
MOS管被广泛用于数字电路、模拟电路和功率放大器等应用中，因为它具有很高的开关速度、较低的功耗和较高的承受电压能力。
MOS管的工作原理是通过控制栅极电压来控制电流的流动。
当栅极电压为零时，MOS管处于关闭状态，没有电流流过。
当栅极电压增加到临界值以上时，MOS管进入开启状态，允许电流流过。
MOS管的导电能力主要取决于栅极电压与漏极电压之间的差异。
当栅极电压较高时，MOS管的导电性较好，电流流过的能力较大。
相反，当栅极电压较低时，MOS管的导电性较差，电流流过的能力较小。
MOS管有两种类型，分别是N沟道MOS管和P沟道MOS管。
它们的区别在于所使用的材料类型和电流流动方向。
N沟道MOS管使用N型半导体材料构成，通过负栅极电压来控制正电流的流动。
P沟道MOS管使用P型半导体材料构成，通过正栅极电压来控制负电流的流动。
这两种类型的MOS管可以用于不同的应用中，具体选择取决于电路设计和所需的电流极性。
与其他晶体管相比，MOS管具有许多优势。
首先，MOS管的开关速度较快，可以实现高频率的信号放大和处理。
其次，MOS管的功耗较低，因为它只需要很小的电压来控制电流流动。
此外，MOS管可以承受较高的电压，使其适用于高功率应用。
另外，MOS管具有良好的线性特性和温度稳定性，可以在不同的工作条件下提供稳定的性能。
MOS管还有一些应用注意事项。
首先，由于MOS管是压阻性器件，它的输入特性受到栅极电容的影响。
因此，在高频应用中，需要注意匹配负载和输入电容，以避免信号衰减和失真。
其次，MOS管还有最大额定电压和最大额定电流。
在设计电路时，需要确保不超过这些限制，以防止损坏MOS管。
最后，MOS管的工作温度范围也需要考虑，因为过高或过低的温度可能会影响性能和寿命。
5MOS场效应管的特性
14
5MOS场效应管的特性
• 随着Vgs的增大，排斥掉更多的空穴，耗尽层厚度 Xp增大，耗尽层上的电压降就增大，因而耗尽层 电容CSi就减小。耗尽层上的电压降的增大，实际 上就意味着Si表面电位势垒的下降，意味着Si表面 能级的下降。
• 一旦Si表面能级下降到P型衬底的费米能级，Si表 面的半导体呈中性。这时，在Si表面，电子浓度 与空穴浓度相等，成为本征半导体。
击穿区
0
Vds
10
5MOS场效应管的特性
MOS电容是一个相当复杂的电容，有多层介质： 在栅极电极下面有一层SiO2介质。SiO2下面是P型衬底，最后
是衬底电极，同衬底之间是欧姆接触。 MOS电容与外加电压有关。
1）当Vgs<0时，栅极上的负电荷吸引了P型衬底中的多数载流 子—空穴，使它们聚集在Si表面上。这些正电荷在数量上 与栅极上的负电荷相等，于是在Si表面和栅极之间，形成 了平板电容器，其容量为，
9
5MOS场效应管的特性
• •
在非饱和区 饱和区
IdsVdsCa1Vgsb1
Idsa2V gs V T2
Idstoo xx W LVgsV TV ds1 2V ds2
Ids 1 2tooxxW LVgsVT 2
(Ids 与 Vds无关) . MOSFET是平方律器件!
Ids
饱和区
线性区
5
5MOS场效应管的特性
• 当栅极不加电压或加负电压时，栅极下面的区域保持P型导 电类型，漏和源之间等效于一对背靠背的二极管，当漏源电 极之间加上电压时，除了PN结的漏电流之外，不会有更多 电流形成。
• 当栅极上的正电压不断升高时，P型区内的空穴被不断地排 斥到衬底方向。当栅极上的电压超过阈值电压VT，在栅极 下的P型区域内就形成电子分布，建立起反型层，即N型层， 把同为N型的源、漏扩散区连成一体，形成从漏极到源极的 导电沟道。这时，栅极电压所感应的电荷Q为，
MOS管特性
MOS管开关在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。
这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。
包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1，MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小，且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。
下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。
在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。
这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。
顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。
但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。
经典的MOS管记忆方法,让你永生难忘。
MOS管(场效应管)图示MOS管可以这样判断，管上有印字的面对你自己，两个较长的引脚向下，那左边那长的就是G极，右边那长的就是S极，D极就是顶上面的，它的作用是通过G极控制及改变由D 极输入到S极输出的电压D极就是那个很大的引脚。
G极是控制极，能看字的方向的左边引脚。
S级一般（说的是一般）为输出极。
是电压控制管，通过控制G极电压的大小来控制输出极的电压大小三个脚都在同一边,中间那个和大头相通，所以很多时候剪掉的(下图虚线部分)把场管的两个脚朝下放...左边的就是按制电压....叫控制极....也叫G极.....右边的就是输出电压....叫输出极....也叫S极.....上边的就是输入电压....叫输入极....也叫D极.....比如一台饮水机....:上面是水...想让他往下流的...左手按开关...右手拿杯子....,所以..左手是控制极...右手是输出极....上面装水的桶是输入极...场效应管的识别分类及测量一、符号：“Q、VT”，场效应管简称ＦＥＴ，是另一种半导体器件，是通过电压来控制输出电流的，是电压控制器件场效应管分三个极：Ｄ极为漏极（供电极）Ｓ极为源极（输出极）Ｇ极为栅极（控制极）Ｄ极和Ｓ极可互换使用场效应管图例：二、场效应管的分类：场效应管按沟道分可分为Ｎ沟道和Ｐ沟道管（在符号图中可看到中间的箭头方向不一样）。
按材料分可分为结型管和绝缘栅型管，绝缘栅型又分为耗尽型和增强型，一般主板上大多是绝缘栅型管简称ＭＯＳ管，并且大多采用增强型的Ｎ沟道，其次是增强型的Ｐ沟道，结型管和耗尽型管几乎不用。
三、场效应管的特性：1、工作条件：Ｄ极要有供电，Ｇ极要有控制电压2、主板上的场管Ｎ沟道多，Ｇ极电压越高，Ｓ极输出电压越高3、主板上的场管Ｇ极电压达到12Ｖ时，ＤＳ完全导通，个别主板上5Ｖ导通4、场管的ＤＳ功能可互换Ｎ沟道场管的导通截止电压：导通条件：ＶＧ>ＶＳ，ＶＧＳ=0.45--3Ｖ时，处于导通状态，且ＶＧＳ越大，ＩＤ越大截止条件：ＶＧ<ＶＳ，ＩＤ没有电流或有很小的电流四、场效应管的作用：放大、调制、谐振、开关五、场效应管的测量及好坏判断1、测量极性及管型判断红笔接Ｓ、黑笔接Ｄ值为（300-800）为Ｎ沟道红笔接Ｄ、黑笔接Ｓ值为（300-800）为ｐ沟道如果先没Ｇ、Ｄ再没Ｓ、Ｄ会长响，表笔放在Ｇ和最短脚相连放电，如果再长响为击穿贴片场管与三极管难以区分，先按三极管没，如果不是按场管测场管测量时，最好取下来测，在主板上测量会不准2、好坏判断测Ｄ、Ｓ两脚值为（300-800）为正常，如果显示“０”且长响，场管击穿；如果显示“１”，场管为开路软击穿(测量是好的，换到主板上是坏的），场管输出不受G极控制。
MOS管及其开关特性
d
d
iD
g
Bg
s (a)标准符号
s (b)简化符号
S
GD
N
+ + ++++ +
N
P
B
3. 其他类型的MOS管 (2) N沟道耗尽型MOS管
N沟道耗尽型MOS管符号如图。
(3) P沟道耗尽型MOS管
结构与N沟道耗尽型MOS管相反。 符号如图所示。
d
d
g
B
g
s (a)标准符号
s (b)简化符号
d
d
g
Bg
饱和区
VGS3 VGS2
O
VGS1
截止区
vDS
输出特性曲线
3. 其他类型的MOS管
(1) P沟道增强型MOS管
结构与NMOS管相反。
vGS、vDS 电压极性与NMOS管相反。 开启电压vT为负值
(2) N沟道耗尽型MOS管
绝缘层掺入正离子，使衬底表面形成N沟道。
vGS电压可以是正值、零或负值。 vGS达到某一负值vP，沟道被夹断， iD =0。
(2) VGS和VDS共同作用
iD
vGS>VT, vDS>0, 靠近漏极的电压减小。
VGS
当VGS>VT, iD 随VDS增加几乎成线性增加 。
O
当vDS vGD=(vGSvDS)VT, 漏极处出现
夹断。
vDS
VDS
VGS
S
GD
继续增加VDS 夹断区域变大， iD 饱和。
N
N
P
n-沟道
R vO=0
Rd
d
vO
S
g
MOS场效应管的特性
13
MOS电容—耗尽层电容特性(续)
3）若Vgs再增大，排斥掉更多的空穴，吸引了更多的
电子，使得Si表面电位下降，能级下降，达到低于 P型衬底的费米能级。这时，Si表面的电子浓度超 过了空穴的浓度，半导体呈N型，这就是反型层。 不过，它只是一种弱反型层。因为这时电子的浓度 还低于原来空穴的浓度。
谷形，如图6.2 。
必须指出，上述讨论未考虑到反型层中的电子是哪 里来的。若该MOS电容是一个孤立的电容，这些电子只 能依靠共价键的分解来提供，它是一个慢过程，ms级。
16
MOS电容—测量
若测量电容的方法是逐点测量法—一种慢进 程，那么将测量到这种凹谷曲线。
① ⑤
②
③
④
图 5.2
17
MOS电容凹谷特性测量
当Vds增加时，L增大，Ids增加，那是 因为载流子速度增加了，它与C的分配无关。 然而，L的增大使得漏极耗尽层宽度有所增 加，增大了结电容。故，
Cg = Cgs + 2/3C Cd = Cdb + 0 + Cdb
23
深亚微米CMOS IC工艺的寄生电容(数据)
Cap.
N+Act. P+Act. Poly M1 M2 M3 Units
5
MOSFET的伏安特性—方程推导
非饱和情况下，通过MOS管漏源间的电流Ids为：
I ds
Q
CVge L2
Vds
oxWL tox
L2
VgeVds
ox
tox
W L
(Vgs
MOSFET_MOS管特性参数的理解
MOSFET_MOS管特性参数的理解MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的半导体器件，具有较高的性能和功耗优势。
了解MOSFET的特性参数对于设计和应用电子电路至关重要。
下面将从基本结构、特性参数和其理解等方面进行详细阐述。
MOSFET 的基本结构如下：它由源极、漏极、栅极和底座四个引脚组成，其中源极(source)和漏极(drain)与半导体结成二极管，栅极(gate)则是介质氧化铝上的金属引脚。
其中金属层和介质氧化铝之间的结构形成了场效应管，因此被称为MOS管。
接下来是几个关键的特性参数：1. 阈值电压：阈值电压（Threshold Voltage，简称Vth）是MOSFET 的一个重要参数，它表示了在栅极和漏极之间形成导电路径的最低电压。
当栅极电压高于Vth 时，MOSFET 开始工作并形成导通通道。
2. 饱和电流：饱和电流（Saturation Current，简称Isat）是指在MOSFET 处于饱和工作区时的漏极电流，也称为最大漏极电流。
在饱和区，漏极电流与栅极电压成非线性关系。
3. 输出电导：输出电导（Output Conductance，简称gds）表示了MOSFET 在饱和状态时，输出电流变化对栅极漏极电压的敏感程度。
较高的输出电导意味着MOSFET 在饱和区的输出电流更敏感，从而使其在放大器等应用中更可靠。
4. 线性区增益：线性区增益（Linear Region Gain，简称gm）表示MOSFET 在线性工作区时，输入阻抗和输出阻抗间的关系。
该参数也可以用来衡量MOSFET 对输入信号的放大能力。
5. 输出电容：输出电容（Output Capacitance，简称Coss）表示栅极和漏极之间的电容。
这个电容会导致MOSFET 在高频应用中的频率响应减弱，影响其性能。
以上只是几个主要的特性参数，实际上MOSFET 还有很多其他的参数，如输入电容（Input Capacitance）、迁移率（Mobility）、开启延迟（Turn-on Delay）和反向转移电容（Reverse Transfer Capacitance）等。
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MOS管开关在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。
这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。
包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1，MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小，且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。
下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。
在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。
这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。
顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC 时的情况（高端驱动）。
但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。
选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。
现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。
MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。
MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。
通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。
缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。
这两种办法都可以减小开关损失。
4,MOS管驱动跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。
这个很容易做到，但是，我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS 管的驱动，实际上就是对电容的充放电。
对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。
选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
第二注意的是，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。
而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。
如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。
很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。
而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。
现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。
MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。
讲述得很详细，所以不打算多写了。
5，MOS管应用电路MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。
现在的MOS驱动，有几个特别的需求，1，低压应用当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。
这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。
同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。
2，宽电压应用输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。
这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。
为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。
在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。
同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。
3，双电压应用在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。
两个电压采用共地方式连接。
这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。
在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出要求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构。
于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。
电路图如下： 图1 用于NMOS的驱动电路图2 用于PMOS的驱动电路这里我只针对NMOS驱动电路做一个简单分析：Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。
Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。
R2和R3提供了PWM电压基准，通过改变这个基准，可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。
Q3和Q4用来提供驱动电流，由于导通的时候，Q3和Q4相对Vh 和GND最低都只有一个Vce的压降，这个压降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。
R5和R6是反馈电阻，用于对gate电压进行采样，采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈，从而把gate电压限制在一个有限的数值。
这个数值可以通过R5和R6来调节。
最后，R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制，R4提供了对MOS 管的gate电流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。
必要的时候可以在R4上面并联加速电容。
这个电路提供了如下的特性：1，用低端电压和PWM驱动高端MOS管。
2，用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。
3，gate电压的峰值限制4，输入和输出的电流限制5，通过使用合适的电阻，可以达到很低的功耗。
6，PWM信号反相。
NMOS并不需要这个特性，可以通过前置一个反相器来解决。
在设计便携式设备和无线产品时，提高产品性能、延长电池工作时间是设计人员需要面对的两个问题。
DC-DC转换器具有效率高、输出电流大、静态电流小等优点，非常适用于为便携式设备供电。
目前DC-DC转换器设计技术发展主要趋势有：（1）高频化技术：随着开关频率的提高，开关变换器的体积也随之减小，功率密度也得到大幅提升，动态响应得到改善。
小功率DC-DC转换器的开关频率将上升到兆赫级。
（2）低输出电压技术：随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作电压越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的要求。
这些技术的发展对电源芯片电路的设计提出了更高的要求。
首先，随着开关频率的不断提高，对于开关元件的性能提出了很高的要求，同时必须具有相应的开关元件 驱动电路以保证开关元件在高达兆赫级的开关频率下正常工作。
其次，对于电池供电的便携式电子设备来说，电路的工作电压低（以锂电池为例，工作电压 2.5～3.6V），因此，电源芯片的工作电压较低。
MOS管具有很低的导通电阻，消耗能量较低，在目前流行的高效DC－DC芯片中多采用MOS管作为功率开关。
但是由于MOS管的寄生电容大，一般情况下 NMOS开关管的栅极电容高达几十皮法。
这对于设计高工作频率DC－DC转换器开关管驱动电路的设计提出了更高的要求。
在低电压ULSI设计中有多种CMOS、BiCMOS采用自举升压结构的逻辑电路和作为大容性负载的驱动电路。
这些电路能够在低于1V电压供电条件下正常 工作，并且能够在负载电容1～2pF的条件下工作频率能够达到几十兆甚至上百兆赫兹。
本文正是采用了自举升压电路，设计了一种具有大负载电容驱动能力的， 适合于低电压、高开关频率升压型DC－DC转换器的驱动电路。
电路基于Samsung AHP615 BiCMOS工艺设计并经过Hspice仿真验证，在供电电压1.5V ，负载电容为60pF时，工作频率能够达到5MHz以上。
自举升压电路自举升压电路的原理图如图1所示。
所谓的自举升压原理就是，在输入端IN输入一个方波信号，利用电容Cboot将A点电压抬升至高于VDD的电平，这样就可以在B端输出一个与输入信号反相，且高电平高于VDD的方波信号。
具体工作原理如下。
当VIN为高电平时，NMOS管N1导通，PMOS管P1截止，C点电位为低电平。
同时N2导通，P2的栅极电位为低电平，则P2导通。
这就使得此时A点电位约为VDD，电容Cboot两端电压UC≈VDD。
由于N3导通，P4截止，所以B点的电位为低电平。
这段时间称为预充电周期。
当VIN变为低电平时，NMOS管N1截止，PMOS管P1导通，C点电位为高电平，约为VDD。
同时N2、N3截止，P3导通。
这使得P2的栅极电位升 高，P2截止。
此时A点电位等于C点电位加上电容Cboot 两端电压，约为2VDD。
而且P4导通，因此B点输出高电平，且高于VDD。
这段时间称为自举 升压周期。
实际上，B点电位与负载电容和电容Cboot的大小有关，可以根据设计需要调整。
具体关系将在介绍电路具体设计时详细讨论。
在图2中给出了输入端IN电位与A、B两点电位关系的示意图。
驱动电路结构图3中给出了驱动电路的电路图。
驱动电路采用Totem输出结构设计，上拉驱动管为NMOS管N4、晶体管Q1和PMOS管P5。
下拉驱动管为NMOS管N5。
图中CL为负载电容，Cpar为B点的寄生电容。
虚线框内的电路为自举升压电路。
本驱动电路的设计思想是，利用自举升压结构将上拉驱动管N4的栅极（B点）电位抬升，使得UB>VDD+VTH ，则NMOS管N4工作在线性区，使得VDSN4 大大减小，最终可以实现驱动输出高电平达到VDD。