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mos管并联电容的工作原理与方法解析-mos并联均流技术-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2019-05-28 

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mos管并联电容

mos管并联方法

什么是并联

mos管并联电容,并联是元件之间的一种连接方式,其特点是将2个同类或不同类的元件、器件等首首相接,同时尾尾亦相连的一种连接方式。通常是用来指电路中电子元件的连接方式,即并联电路。


MOS管功率管并联需要考虑的要点

MOS管并联方法,为了使并联电路中每个MOS管尽可能的均流,在设计并联电路时需要考虑如下要素 :


1、饱和压降VDs或导通RDSon:对所有并联的MOS管而言 ,导通时其管压降是相同的,其结果必然是饱和电压小的MOS管先流过较大的电流 ,随着结温的升高,管压降逐渐增大,则流过管压降大的MOS管的电流又会逐渐增大,从而减轻管压降小的MOS管的工作压力。因此,从原理上讲,由于N沟道功率型MOS管的饱和压降VDs或导通电阻RDSon具有正的温度特性 ,是很适合并联的。


2、开启电压VGS(th):在同一驱动脉冲作用下 ,开启电压VGS(th)的不同,会引起MOS管的开通时刻不同,进而会引起先开通的MOS管首先流过整个回路的电流,如果此时电流偏大,不加以限制 ,则对MOS管的安全工作 造成威胁;


3、开通、关断延迟时间Td(on)、td(off);开通上升、关断下降时间tr、tf:同样,在同一驱动脉冲作用下,td(on)、td(off)、tr 、tf的不同 ,也会引起MOS管的开通/关断时刻不同,进而会引起先开通/后关断的MOS 管流过整个回路的电流,如果此时电流偏大,不加以限制,则同样对MOS 管的安全工作造成威胁。


4、驱动极回路的驱动输入电阻、等效输入 电容、等效输入电感等,均会造成引起MOS管的开通/关断时刻不同。从上所述 ,可以看出,只要保证无论在开通、关断、导通的过程流过MOS管的 电流均使MOS管工作在安全工作区内,则MOS管的安全工作得到保障。为此,本文提出一种MOS管的新的并联方法,着重于均流方面的研究,可有效的保证MOS管工作在安全工作区内,提高并联电路的工作可靠性。


mos管并联电容的工作原理

(一)MOS管并联方法电路图

以3只IR公司的IRF2807 MOS管并联试验为例,工作电路图如图1 。


mos管并联电容


(二)MOS管并联工作原理

在图1中,采用对每个并联的MOS管单独实限流技术来限制流过每个MOS管的电流。具体方法如下 :


在每个MOS管串联作电流检测用的采样电阻(图中的RlO、Rll、R12),实时对流过每个MOS管的电流进行监测。3路分流器的采集信号均送人4比较器LM339,作为判断是否过流的依据:只要流过任何一个MOS管的电流超过对其所限定的电流保护值,则控制回路依据送出的过流保护信号马上 限制驱动脉冲的开度,保证当前流过每个MOS管的电流不超过所限定的电保护值 。


在图1中,如果在PW Nin驱动脉冲加入后 ,假定MOS1先开通,MOS2、MOS3暂时未开通 ,则电流只能先流过MOS1,而且电流被限制在其限制值以内;接着MOS2又开通,则部分原先流过MOS1的电流会被分流到MOS2 ,必然引起流过MOS1的电流小于其限制值,于是过流信号消失,PW Nin驱动脉冲开度加大 ,直至电流 重新到达MOS1或MOS2的电流限制点后,PW Nin驱动脉冲才会停止增加。以后MOS3导通的又重复上述的电流分配过程 ,直至到达新的电流平衡。同理,可分析MOS管任何时刻单个或多个导通时电流的自行分配过程 。


mos管并联方法均流技术定义

MOS管并联方法均流技术,双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后,在输出端输出#FormaTImgID_0#N沟道mos管符号一个大的电流变化。双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比(beta)。另一种晶体管,叫做场效应管(FET),把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance, 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道,详情参考右侧图片(N沟道耗尽型MOS管)。而P沟道常见的为低压mos管。


场效应管通过投影#FormaTImgID_1#P沟道mos管符号一个电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。事实上没有电流流过这个绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管,或,金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。因为MOS管更小更省电,所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。


mos管并联电容-用MOS器件作电容

由于MOS管中存在着明显的电容结构,因此可以用MOS器件制作成一个电容使用。如果一个NMOS管的源、漏、衬底都接地而栅电压接正电压,当VG上升并达到Vth时在多晶硅下的衬底表面将开始出现一反型层。在这种条件下NMOS可看成一个二端器件,并且不同的栅压会产生厚度不一样的反型层,从而有不同的电容值。


(1)耗尽型区:栅压为一很负的值,栅上的负电压就会把衬底中的空穴吸引到氧化层表面,即构成了积累区,此时,由于只有积累区出现,而无反型层,且积累层的厚度很厚,因此积累层的电容可以忽略。故此时的NMOS管可以看成一个单位面积电容为Cox的电容,其中间介质则为栅氧。当VGS上升时,衬底表面的空穴浓度下降,积累层厚度减小,则积累层电容;增大,该电容与栅氧电容相串联后使总电容减小,直至VGs趋于0,积累层消失,当VGS略大于o时,在栅氧下产生了耗尽层,总电容最小。


(2)弱反型区:VGS继续上升,则在栅氧下面就产生耗尽层,并开始出现反型层,该器件进入了弱反型区,在这种模式下,其电容由Cox与Cb串联而成,并随VGS的增人,其电容量逐步增大。


(3)强反型区:当VGS超过Vth,其二氧化硅表面则保持为一沟道,且其单位电容又为Cox。下图显示了这些工作状态。


mos管并联电容



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