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mos管并聯電容的工作原理與方法解析-mos并聯均流技術-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-05-28 

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mos管并聯電容

mos管并聯方法

什么是并聯

mos管并聯電容,并聯是元件之間的一種連接方式,其特點是將2個同類或不同類的元件、器件等首首相接,同時尾尾亦相連的一種連接方式。通常是用來指電路中電子元件的連接方式,即并聯電路。


MOS管功率管并聯需要考慮的要點

MOS管并聯方法,為了使并聯電路中每個MOS管盡可能的均流,在設計并聯電路時需要考慮如下要素 :


1、飽和壓降VDs或導通RDSon:對所有并聯的MOS管而言 ,導通時其管壓降是相同的,其結果必然是飽和電壓小的MOS管先流過較大的電流 ,隨著結溫的升高,管壓降逐漸增大,則流過管壓降大的MOS管的電流又會逐漸增大,從而減輕管壓降小的MOS管的工作壓力。因此,從原理上講,由于N溝道功率型MOS管的飽和壓降VDs或導通電阻RDSon具有正的溫度特性 ,是很適合并聯的。


2、開啟電壓VGS(th):在同一驅動脈沖作用下 ,開啟電壓VGS(th)的不同,會引起MOS管的開通時刻不同,進而會引起先開通的MOS管首先流過整個回路的電流,如果此時電流偏大,不加以限制 ,則對MOS管的安全工作 造成威脅;


3、開通、關斷延遲時間Td(on)、td(off);開通上升、關斷下降時間tr、tf:同樣,在同一驅動脈沖作用下,td(on)、td(off)、tr 、tf的不同 ,也會引起MOS管的開通/關斷時刻不同,進而會引起先開通/后關斷的MOS 管流過整個回路的電流,如果此時電流偏大,不加以限制,則同樣對MOS 管的安全工作造成威脅。


4、驅動極回路的驅動輸入電阻、等效輸入 電容、等效輸入電感等,均會造成引起MOS管的開通/關斷時刻不同。從上所述 ,可以看出,只要保證無論在開通、關斷、導通的過程流過MOS管的 電流均使MOS管工作在安全工作區內,則MOS管的安全工作得到保障。為此,本文提出一種MOS管的新的并聯方法,著重于均流方面的研究,可有效的保證MOS管工作在安全工作區內,提高并聯電路的工作可靠性。


mos管并聯電容的工作原理

(一)MOS管并聯方法電路圖

以3只IR公司的IRF2807 MOS管并聯試驗為例,工作電路圖如圖1 。


mos管并聯電容


(二)MOS管并聯工作原理

在圖1中,采用對每個并聯的MOS管單獨實限流技術來限制流過每個MOS管的電流。具體方法如下 :


在每個MOS管串聯作電流檢測用的采樣電阻(圖中的RlO、Rll、R12),實時對流過每個MOS管的電流進行監測。3路分流器的采集信號均送人4比較器LM339,作為判斷是否過流的依據:只要流過任何一個MOS管的電流超過對其所限定的電流保護值,則控制回路依據送出的過流保護信號馬上 限制驅動脈沖的開度,保證當前流過每個MOS管的電流不超過所限定的電保護值 。


在圖1中,如果在PW Nin驅動脈沖加入后 ,假定MOS1先開通,MOS2、MOS3暫時未開通 ,則電流只能先流過MOS1,而且電流被限制在其限制值以內;接著MOS2又開通,則部分原先流過MOS1的電流會被分流到MOS2 ,必然引起流過MOS1的電流小于其限制值,于是過流信號消失,PW Nin驅動脈沖開度加大 ,直至電流 重新到達MOS1或MOS2的電流限制點后,PW Nin驅動脈沖才會停止增加。以后MOS3導通的又重復上述的電流分配過程 ,直至到達新的電流平衡。同理,可分析MOS管任何時刻單個或多個導通時電流的自行分配過程 。


mos管并聯方法均流技術定義

MOS管并聯方法均流技術,雙極型晶體管把輸入端電流的微小變化放大后,在輸出端輸出#FormaTImgID_0#N溝道mos管符號一個大的電流變化。雙極型晶體管的增益就定義為輸出輸入電流之比(beta)。另一種晶體管,叫做場效應管(FET),把輸入電壓的變化轉化為輸出電流的變化。FET的增益等于它的transconductance, 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。市面上常有的一般為N溝道和P溝道,詳情參考右側圖片(N溝道耗盡型MOS管)。而P溝道常見的為低壓mos管。


場效應管通過投影#FormaTImgID_1#P溝道mos管符號一個電場在一個絕緣層上來影響流過晶體管的電流。事實上沒有電流流過這個絕緣體,所以FET管的GATE電流非常小。最普通的FET用一薄層二氧化硅來作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管,或,金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)。因為MOS管更小更省電,所以他們已經在很多應用場合取代了雙極型晶體管。


mos管并聯電容-用MOS器件作電容

由于MOS管中存在著明顯的電容結構,因此可以用MOS器件制作成一個電容使用。如果一個NMOS管的源、漏、襯底都接地而柵電壓接正電壓,當VG上升并達到Vth時在多晶硅下的襯底表面將開始出現一反型層。在這種條件下NMOS可看成一個二端器件,并且不同的柵壓會產生厚度不一樣的反型層,從而有不同的電容值。


(1)耗盡型區:柵壓為一很負的值,柵上的負電壓就會把襯底中的空穴吸引到氧化層表面,即構成了積累區,此時,由于只有積累區出現,而無反型層,且積累層的厚度很厚,因此積累層的電容可以忽略。故此時的NMOS管可以看成一個單位面積電容為Cox的電容,其中間介質則為柵氧。當VGS上升時,襯底表面的空穴濃度下降,積累層厚度減小,則積累層電容;增大,該電容與柵氧電容相串聯后使總電容減小,直至VGs趨于0,積累層消失,當VGS略大于o時,在柵氧下產生了耗盡層,總電容最小。


(2)弱反型區:VGS繼續上升,則在柵氧下面就產生耗盡層,并開始出現反型層,該器件進入了弱反型區,在這種模式下,其電容由Cox與Cb串聯而成,并隨VGS的增人,其電容量逐步增大。


(3)強反型區:當VGS超過Vth,其二氧化硅表面則保持為一溝道,且其單位電容又為Cox。下圖顯示了這些工作狀態。


mos管并聯電容



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