栅电容导通时间
mos 栅电容 阈值电压
mos 栅电容阈值电压
"MOS" 是金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Semiconductor）的缩写，是一种常见的半导体器件结构，如MOS场效应晶体管（MOSFET）。
在MOS结构中，栅电容（Gate Capacitance）和阈值电压（Threshold Voltage）是两个重要的参数。
1. 栅电容（Gate Capacitance）：栅电容是指MOS结构中栅极（Gate）和半导体之间的电容。
它是一个关键的参数，因为它影响着MOSFET的速度性能。
栅电容的大小直接影响着MOSFET的响应速度，而较大的栅电容可能导致较慢的开关速度。
栅电容的大小取决于栅极材料、氧化物层的厚度等因素。
2. 阈值电压（Threshold Voltage）：阈值电压是MOSFET的另一个关键参数，它是控制MOSFET何时开始导通的电压。
当栅电压（Gate Voltage）超过阈值电压时，MOSFET开始导通。
阈值电压的值由器件制造过程和材料选择等因素决定，它对MOSFET的性能和工作特性具有重要影响。
这两个参数对于MOSFET的设计和性能评估都至关重要。
在集成电路中，工程师需要仔细调整栅电容和阈值电压，以确保器件在整个电路中的性能符合设计要求。
在不同的应用中，可能需要不同阈值电压和栅电容的MOSFET。
1/ 1。
栅压自举开关的自举电容
栅压自举开关的自举电容栅压自举开关是一种常用的开关电路，它利用栅极电容来实现开关的自举功能。
栅压自举开关的自举电容起到了至关重要的作用，下面将详细介绍其原理和应用。
一、栅压自举开关的原理栅压自举开关是一种特殊的场效应管（FET）开关电路，它由场效应管和一个电容器组成。
场效应管的栅极通过电容器与源极连接，而电容器的另一端则与电源相连。
当电源施加在电容器上时，电容器会储存电荷，形成一个电势差。
当控制信号使场效应管导通时，电容器上的电势差会被传递到场效应管的栅极，从而使其正常工作。
栅压自举开关的自举电容起到了储存和传递电荷的作用。
在开关切换的过程中，电容器中的电荷被传递到场效应管的栅极，使其保持导通状态。
而在反向切换时，电容器上的电荷会被释放，使场效应管断开导通。
二、栅压自举开关的应用1. 信号放大：栅压自举开关常用于信号放大电路中。
通过调节电容器的容量和电源电压，可以实现对信号的放大和调节。
2. 电源管理：栅压自举开关可以用于电源管理电路中，用于选择不同电源之间的切换。
通过控制开关的状态，可以实现电源的切换和管理。
3. 滤波器：栅压自举开关还可以用于滤波器电路中，用于对信号进行滤波处理。
通过调节电容器的容量和电源电压，可以实现不同频率范围内的滤波效果。
4. 模拟开关：栅压自举开关还可以用作模拟开关，用于控制模拟信号的开关和切换。
通过控制开关的状态，可以实现对模拟信号的选择和切换。
栅压自举开关的自举电容是实现开关自举功能的关键元件。
它可以储存和传递电荷，使得开关能够稳定地工作。
栅压自举开关在信号放大、电源管理、滤波器和模拟开关等领域都有广泛的应用。
通过合理调节电容器的容量和电源电压，可以实现各种不同的功能和效果。
栅压自举开关的自举电容在现代电子技术中发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步，栅压自举开关的应用领域也在不断扩展。
相信在未来的发展中，栅压自举开关将会发挥更加重要的作用，为电子技术的发展做出更大的贡献。
MOS管导通和关断过程
MOS管导通和关断过程最近一直在说MOS管的知识，就有朋友留言说能具体说一下MOS管的导通和关断过程吗，那我们今天来说一下MOS管的导通和关断具体过程。
为了更好的理解MOS管的导通和关断过程，我们一般会将电路中的寄生电感忽略掉，下面我们以一个最简单的钳位感应开关模型来说明。
对于MOS的导通过程我们可以将其划分为4个阶段：首先第一个阶段为输入电容从0开始充电到Vth，在这个过程中，栅极绝大部分电流都用来给电容CGS充电，也有很小的电流流过电容CGS。
当电容CGS的电压增加到门的极限时，它的电压就会有稍微的减小；这个过程称为导通延迟，这是因为此时器件的漏极电流和漏极电压均未发生变化；当栅极电压达到开启电压时，MOSFET处于微导通状态。
进入第二个阶段。
在第二个阶段中，栅极电压从Vth上升到Miller平坦区，即VGS。
这是器件的线性工作区，电流和栅极电压成正比。
在栅极的一侧，电流如第一阶段一样流入电容CGS和CGD，电容VGS的的电压将会不断升高。
在器件的输出端，漏极电流也不断变大，但是漏源电压基本不变，保持先前水平(VDS,OFF )。
当所有电流都流入MOSFET而且二极管完全截止后，漏极电压必须保持在输出电压水平；这时就进入第三个阶段。
进入第三个阶段后，栅极电压已经足够使漏极电流全部通过，而且整流二极管处于完全截止状态。
现在允许漏极电压下降。
在器件漏极电压下降过程中，栅源电压保持不变。
这就是栅极电压波形的Miller平坦区。
从驱动得到的可用的所有栅极电流通过电容CGD放电，这将加快漏源电压变化。
而漏极电流几乎不变，这是由于此刻它受外部电路限制。
最后一个阶段是MOS沟道增强，处于完全导通状态，这得益于栅极的电压已经足够高。
最终的VGS电压幅度将决定器件最终导通阻抗。
而MOS的关断过程恰好和它的导通过程是相反的：首先是关断延迟，这阶段需要电容CISS从最初值电压放电到Miller平坦区水平。
这期间栅极电流由电容CISS提供，而且它流入MOSFET的电容CGS和CGD。
一种关断pmos功率器件的栅源寄生电容快速放电电路
一种关断pmos功率器件的栅源寄生电容快速放电电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言在现代电子设备中，功率器件的关断问题是一个非常关键的技术挑战。
在特定的应用场景下，如电源管理、电机驱动等，需要对功率器件进行快速且可靠的关断。
然而，传统的关断方法常常面临着由栅源寄生电容引起的问题，这导致了关断速度的过慢和能量损耗的增加。
栅源寄生电容是由于过程中使用的工艺技术所产生的不可避免的电容。
它与栅极和源极之间的电压变化有关，影响着功率器件的响应速度。
当我们试图关断功率器件时，栅源寄生电容会导致充电电流难以及时放电，从而延长了器件的关断时间。
为了解决这个问题，本文提出了一种关断PMOS功率器件的栅源寄生电容快速放电电路。
该电路通过精心设计，可以有效地加速栅源寄生电容的放电过程，从而提高功率器件的关断速度。
然而，目前现有的方法在实际应用中存在一些不足之处。
一些方法采用了复杂的电路结构或使用了大量的外部元器件，增加了系统的复杂性和成本。
另一些方法虽然简单，但效果不佳，无法满足实际应用的需求。
因此，本文旨在提出一种简单且高效的栅源寄生电容快速放电电路，以解决现有方法的不足之处。
我们将通过实验验证该电路的性能，并对实验结果进行分析和讨论。
最后，我们将总结本文的主要发现，并提出一些展望和改进的方向。
通过本研究，我们有望为功率器件的关断问题提供一种实用的解决方案，促进电子设备的性能提升和能量效率的提高。
同时，我们的研究成果还为相关领域的研究者提供了一些有价值的参考和借鉴。
1.2 文章结构:本文共分为五个主要部分，每个部分都有特定的内容和目标。
以下是各个部分的简要描述：引言部分（Chapter 1）：本部分首先对全文进行了概述，介绍了文章的研究背景和相关问题。
接着，对文章的结构进行了详细说明，概括了每个章节的内容和目标。
随后，明确了本文的研究目的，并提出了总结。
正文部分（Chapter 2）：本部分分为四小节，详细讨论了PMOS功率器件的关断问题、栅源寄生电容的影响、快速放电电路的重要性以及现有方法的不足。
mos管导通过程及rc吸收电路电容取值
mos管导通过程及rc吸收电路电容取值文章标题：深度解析MOS管导通过程及RC吸收电路电容取值导语：MOS管在电子电路中扮演着重要的角色，其导通过程和RC吸收电路的电容取值对电路性能有着重大影响。
本文将深入探讨MOS 管的导通过程和RC吸收电路电容取值的相关知识，帮助读者更深入地理解这一主题。
一、MOS管导通过程MOS场效应管是一种半导体器件，其导通过程影响着电路的性能和稳定性。
在MOS管的导通过程中，主要包括沟道形成、载流子注入和沟道导通三个阶段。
1. 沟道形成阶段当MOS管的栅极电压高于阈值电压时，栅极和源极之间就会形成一个电场，促使沟道在栅极和源极之间形成。
这个阶段的关键是栅极电压的变化以及电场对沟道的影响。
2. 载流子注入阶段一旦沟道形成，当栅极电压进一步增加时，电场作用下的载流子就会被注入沟道中，形成导通通道。
这个阶段的关键是载流子的注入和沟道导通的形成。
3. 沟道导通阶段当沟道导通后，MOS管就会处于导通状态，电流可以流过。
这个阶段的关键是沟道导通后的电流传输和电路中的响应。
以上三个阶段构成了MOS管导通过程的基本步骤，理解这一过程对于深入理解MOS管的工作原理和电路的性能至关重要。
二、RC吸收电路电容取值RC吸收电路中的电容取值对于电路的稳定性和性能有着重要的影响，合理选择电容值可以提高电路的响应速度和稳定性。
在RC吸收电路中，电容的取值需要考虑以下几个因素：1. 信号频率不同的信号频率需要选择不同数值的电容，一般来说，高频信号需要小电容来提高响应速度，而低频信号则需要大电容来确保稳定性。
2. 电路功耗电容的取值还需要考虑电路的功耗情况，以确保在满足响应速度和稳定性的前提下，尽量降低功耗。
3. 电路的灵敏度和动态范围合理选择电容值可以提高电路的灵敏度和动态范围，对于提升电路性能有着积极的作用。
通过以上方面的考量，可以确定RC吸收电路中所需的电容取值，以满足电路对于响应速度和稳定性的要求。
MOS管各项参数介绍
最大额定参数最大额定参数，所有数值取得条件(Ta=25℃)VDSS 最大漏-源电压在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。
根据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。
关于V(BR)DSS的详细描述请参见静电学特性。
VGS 最大栅源电压VGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。
设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。
实际栅氧化层可承受的电压远高于额定电压，但是会随制造工艺的不同而改变，因此保持VGS在额定电压以内可以保证应用的可靠性。
ID - 连续漏电流ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者更高温度下，可允许的最大连续直流电流。
该参数为结与管壳之间额定热阻RθJC和管壳温度的函数：ID中并不包含开关损耗，并且实际使用时保持管表面温度在25℃（Tcase）也很难。
因此，硬开关应用中实际开关电流通常小于ID 额定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。
补充，如果采用热阻JA的话可以估算出特定温度下的ID，这个值更有现实意义。
IDM - 脉冲漏极电流该参数反映了器件可以处理的脉冲电流的高低，脉冲电流要远高于连续的直流电流。
定义IDM的目的在于：线的欧姆区。
对于一定的栅-源电压，MOSFET导通后，存在最大的漏极电流。
如图所示，对于给定的一个栅-源电压，如果工作点位于线性区域内，漏极电流的增大会提高漏-源电压，由此增大导通损耗。
长时间工作在大功率之下，将导致器件失效。
因此，在典型栅极驱动电压下，需要将额定IDM设定在区域之下。
区域的分界点在Vgs和曲线相交点。
因此需要设定电流密度上限，防止芯片温度过高而烧毁。
这本质上是为了防止过高电流流经封装引线，因为在某些情况下，整个芯片上最“薄弱的连接”不是芯片，而是封装引线。
考虑到热效应对于IDM的限制，温度的升高依赖于脉冲宽度，脉冲间的时间间隔，散热状况，RDS(on)以及脉冲电流的波形和幅度。
栅极电阻Rg选择_AN-7003_CN_2
电，栅极电阻由通过限制导通和关断期间栅极电流（IG） 脉冲的幅值需要多长时间来决定。
导通栅极电流
关闭栅极电流
RG(off) IG VG-
由于栅极峰值电流的增加，导通和关断的时间将会缩短且 开关损耗也将会减少。减小 RG(on)和 RG(off)的阻值会影响栅
极峰值电流。下列图表显示开关损耗和开关时间依赖于选 定的栅极电阻值。
然而，主要的优势在于本方案提供了对于导通过流、关断过压尖峰 和短路特性进行单独优化导通和关断的可能性。
赛米控的驱动器解决方案，如SKYPER® 32 R或SKYPER® 32PRO R 提供两路输出，用于简便的非对称控制。
赛米控驱动方案的数据表可从的驱动电子产 品页获得。
连接 RG(on), RG(off)
通，从而产生一个两个晶体管的推挽输出配置。MOSFET 的输出级可有一路或两路输出。下表显示了用于对称或不 对称栅极控制的不同解决方案。
输出级有两路输出，适用于简便的非对称栅极控制。 这使得栅极电 阻可分解为两个电阻RG(on)和RG(off)，分别用于导通和关断。这种方 式下，可以限制驱动器MOSFET开关期间产生的不可避免的从VG+ 到VG-的交叉电流。
导通 /关断 能量 = f (RG) (以 SKM200GB128D 为例)
开关时间 vs. 电阻率 (以 SKM200GB128D 为例)
当减小栅极电阻的阻值时，需要考虑的是当大电流被过快 地切换时所产生的 di/dt。这是由于电路中存在杂散电感，
电压尖峰计算公式
Vstray
= Lσ
×
di dt
，它在 IGBT 上产生高的电压尖峰，该电涌电压可由下式 估计。
4/8
2007-11-12 – Rev00
mosfet导通延时时间
mosfet导通延时时间【Mosfet导通延时时间】是指场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET）在施加合适的门源电压后开始导通所需的时间延迟。
导通延时时间是一个重要的参数，影响着MOSFET的开关速度及其在电路中的应用性能。
下面将逐步回答关于MOSFET导通延时时间的相关问题。
第一步：了解MOSFET的基本工作原理及结构MOSFET是一种三端器件，由栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）组成。
它的主要工作原理是通过改变输入电压Vgs（栅源电压）来调控输出电流Id（漏极电流）。
MOSFET的导电通道是由一层薄的金属氧化物介电层（Metal Oxide Semiconductor，简称MOS）隔离的。
根据MOS 结构的不同，MOSFET分为NMOS（N型MOSFET）和PMOS（P型MOSFET）。
第二步：了解MOSFET导通的基本原理MOSFET导通的基本原理是栅源电压（Vgs）高于阈值电压（Vth）时，形成了足够的电场，使得漏极与源极之间的可控导电通道（沟道）形成，从而导通。
当MOSFET导通后，电流可以通过器件流动，完成相应电路的逻辑功能。
导通延时时间即是指当施加足够的门源电压后，MOSFET开始导通并达到稳态所需的时间。
第三步：了解影响MOSFET导通延时时间的因素1. 基本物理参数：MOSFET导通延时时间受到电场扩散、电子迁移和电荷累积等基本物理效应的影响。
2. MOSFET尺寸：导通延时时间与MOSFET的尺寸相关。
通常，尺寸越小的MOSFET具有更短的导通延时时间。
这是因为尺寸较小的MOSFET 具有更短的沟道长度和电场路径，电荷能够更快速地通过沟道。
3. 温度：温度对MOSFET导通延迟时间有着直接影响。
一般来说，高温会减少导通延时时间，因为高温下电子具有更高的能量，能够更快地通过沟道。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
IE9= IE5=2Vtln(IS6/IS7)/R5 ;
18/84
VOUT=VE9=VBE10+2R6Vtln(IS6/IS7)/R5
反馈电流小于2mA，电路以最大占空比67%工作；
误差放大器
反馈电流输入
反馈电流在2~6mA，电路工作占空比67%~1%工作； 反馈电流大于6mA，电路以最小占空比1%工作；
误差放大器输出
2018/11/6
PMOS宽长比很大， 实现旁路分流的作用
19/84
误差放大器仿真结果
2018/11/6
20/84
锯齿波发生器电路
Q6、Q7的栅电压互反，控制C1的充放电
偏置
方波脉冲
2V
0.7V
偏置
锯齿波输出
2018/11/6 21/84
锯齿波电路仿真图
频率为100KHz
2018/11/6 22/84
目标
尽可能少的工艺步骤，
功率控制 检测 / 保护 接口电路
实现最佳功率器件性能
2018/11/6
4/84
工艺流程选择
SPIC一般实现方案：
在已有的CMOS或者BiCMOS工艺上进行改造，增加若干个 工艺步骤而实现。
工艺改造的好处：
一方面可以减小工艺成本和实现难度，另一方面也提高工艺 的稳定性。
极限参数
漏极电压：-0.3V到700V；
漏极电流增加速度(ΔID/每100ns)： 0.1×ILIMIT(MAX)
控制脚电压：-0.3V到9V 控制脚电流：100mA 储存温度：-65到125℃ 工作结温度：-40到150℃
2018/11/6
15/84
TOP223性能参数
电学参数
最大功率：50W（单一值电压输入）
30W（宽范围电压输入）
*TO-220（Y）封装
导通电阻：7.8Ω (ID=100mA，Tj=25℃) 保护电流：1.00A(Tj=25℃) 最大占空比：67%
2018/11/6
16/84
开关电源SPIC—TOP223
2018/11/6
17/84
当发生欠压时，偏置电压1调节锯齿波发生器输出频率
CONTROL：作为占空比控制时，是误差放大器和反馈电流的
输入端。也用做内部电路和自动重启动/补偿电容的连接点。
SOURCE：Y型封装时，是输出MOSFET的源极，作为高压电 源的回路。原边控制电流的公共参考点。
2018/11/6
13/84
TOP223封装
2018/11/6
14/84
TOP223性能参数
2018/11/6
8/84
关键工艺参数的设计
在改造工艺上调整有限的工艺参数使得功率器件性能最 佳是SPIC工艺必须要考虑的问题。
要确定这些最佳工艺参数，可以采用理论推导和TCAD 仿真相结合的C设计实例
开关电源原理及开关电源SPIC
PWM比较器
2018/11/6
23/84
PWM比较器仿真图
2018/11/6
24/84
驱动电路
Vc 偏置电压 偏置电压 Q11 D rain Q1 栅控电压 Q4 Q7 Q13 C1 Q2 Q3 Q9 Q10 Q15 Q18 Q14 Q17 R1 Q20 Q22 Q24
0
Q5
Q6
Q8 Q12 Q16 Q19 Q21 Q23
第七章 智能功率集成电路的设计
2018/11/6
1
主要内容
SPIC设计考虑
PWM开关电源SPIC设计实例
荧光灯驱动SPIC设计实例
2018/11/6
2/84
SPIC设计考虑
工艺流程选择
功率器件关键参数确定
关键工艺参数设计
2018/11/6
3/84
智能功率集成电路SPIC
一般包括：
偏置电路
M3 电路控制 电压 R1 C1 偏置电压1
由之前正常工作的100kHz减小为3kHz，减小功耗。
M6 M5
M7 偏置电压2
M8
M4
Q5
Q9 基准电压
M1
M2
Q1
Q2 R2
R3 Q6
C2 R4 R6 Q10
Q3
Q4
欠压保 欠压保 护输出 护输入
1:8
Q8 R5
Q7
IR5=(VBE6-VBE7)/R5=Vtln(IS6/IS7)/R5 ;
开关电源SPIC模块电路
开关电源SPIC的BCD工艺流程
开关电源SPIC的版图设计
2018/11/6
10/84
开关电源原理
311V t 2t 3t 4t
TOP223
311V
t
2t
3t
4t
2018/11/6
11/84
开关电源TOP223
TOP223芯片是一个自我偏置、自我保护的用线性电流控制占空 比转换的开关电源。主要包括：
2018/11/6
5/84
SPIC基本工艺流程
SPIC工艺主要可分为外延层结构工艺和无外延层结构工艺。
这两种工艺技术各有特点，根据电路、器件、特性等方面不
同的要求，其最恰当的兼容工艺方式也大不相同。相比而言， 目前无外延层结构工艺较为普遍。
2018/11/6
6/84
功率器件关键参数确定
LDMOS、VDMOS和IGBT等功率器件是SPIC 的核心，一 般功率器件约占整个芯片面积的1/2~2/3。
Q25
2018/11/6
25/84
最小导通时间延迟模块
• 增加这个电路其实就是加 了一个反馈，利用环路延迟， 使得当误差信号逐步增大到 大于锯齿波信号时，保持一 个最小的占空比。
2018/11/6
26/84
组合逻辑电路
最大占空比不超过67%
最小导通时间（占空比 1%） 综合处理各种保护信号
设计性能良好的功率器件是整个智能功率集成电路设计的 关键，其中耐压和导通电阻是SPIC的重要指标。
2018/11/6
7/84
功率器件的主要技术参数
击穿电压：源漏击穿电压BVDS、栅源击穿电压BVGS； 静态特性参数：阈值电压、IV特性、栅特性和特征 导通电阻等；
动态特性参数：栅电容、导通时间、关断时间和开关 频率等； 器件安全工作区（SOA）。
2018/11/6
27/84
保护电路
主电路部分
偏置电路、分流调整器/误差放大器电路、锯齿波发生器电路、
PWM比较器电路、最小导通时间延迟、驱动电路、组合逻辑电路
辅助保护电路部分
温度保护电路、过流保护电路、欠压保护电路、8分频复位延时
电路、高压充电电路
2018/11/6
12/84
TOP223芯片管脚
DRAIN：输出管MOSFET的漏极。在启动时，通过一个内部 开关控制的高压电流源提供内部偏置电流。