原创元器件第028篇功率MOSFET 栅极阈值电压Vgs-th

 2024-5-1 06:44  962 5 5 分类: 模拟文集: 元器件

[初次发表 24-05-01 最后编辑：24-05-06]

栅极阈值电压是功率MOSFET器件的静态参数之一，简称为 Vgs-th，其中gs表示从Gate到Source，th表示threshold。

对于增强型MOSFET，可以用下图来说明 Vgs 的作用。短接D极和S极，调节G极对S极的电压 Vgs。当Vgs较低时，栅极附近因为存在耗尽层，不能形成导电通道，见下图（a）。如果逐渐增大Vgs，正电荷推挤衬底内的空穴，吸引自由电子，就会形成导电沟道（Channel）。继续增大Vgs，沟道会变宽，意味着更低的电阻，更好的导电性，见下图（b）。继续增大Vgs，沟道的宽度继续增加但趋于极限，不再显著加宽。此时如果仍然增大Vgs，栅极和衬底之间的绝缘介质就会发生雪崩击穿，器件很可能永久性损坏。

（图来自Ref 1）

Vgs-th 是MOSFET截止区和饱和区的分界线。电压低于Vgs-th时，MOSFET关断；超过Vgs-th时，MOSFET开始接通。

感性负载开关应用中有危险的感应导通现象。对感性负载开关类应用，比如开关电源和电机驱动，功率MOSFE的漏极与电感器、变压器线圈连接。当功率MOSFET截止切断电感电流时，电感会产生脉冲形式的感应电压叠加在电源电压之上。该电压的高频分量会通过结电容Cdg或Crss，施加到栅极（也可以从功率MOSFET内等效三极管的模型解释），如果电压高于Vgs-th，那么功率MOSFET将离开截止区，进入饱和区。饱和区的等效Rds-on较大，导通功耗也大，容易导致功率MOSFET功率EOS失效，即所谓“炸管”。

另外，将多个MOSFET并联使用时，有必要挑选那些Vgs-th相近的组成一组，避免在栅极电压变化的过程中，有的先开通或者先关闭，形成电流/功耗集中而导致失效。

Ref

1. 童诗白.模拟电子技术基础.高等教育出版社.2006

作者：电子知识打边炉，来源：面包板社区

链接： https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-4061550.html

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