MOS管知識-MOS管電容特性解析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2020-11-05
從圖九可以看出功率管的寄生電容分布情況，電容的大小由功率管的結構,材料和所加的電壓決定。這些電容和溫度無關，所以功率管的開關速度對溫度不敏感(除閾值電壓受溫度影響產生的次生效應外)
MOS管電容特性:由于器件里的耗盡層受到了機壓影響，電容Cgs和Cgd隨著所加電壓的變化而變化。然而相對于Cgd，Cgs受電壓的影響非常小，Cgd受電壓影響程度是Cgs的100倍以上。
如圖10所示為一個從電路角度所看到的本征電容。受柵漏和柵源電容的影響，感應到的dv/dt會導致功率管開啟。
MOS管電容特性:簡單的說，Cgd越小對由于dv/dt所導致的功率管開啟的影響越少。同樣Cgs和Cgd形成了電容分壓器，當Cgs與Cgd比值大到某個值的時候可以消除dv/dt所帶來的影響，閾值電壓乘以這個比值就是可以消除dv/dt所導致功率管開啟的最佳因素，APT功率MOSFET在這方面領先這個行業。
Ciss:輸入電容
將漏源短接，用交流信號測得的柵極和源極之間的電容就是輸入電容。Ciss是由柵漏電容Cgd和柵源電容Cgs并聯而成，或者Ciss=Cgs+Cgd，當輸入電容充電致閾值電壓時器件才能開啟，放電致一定值時器件才可以關斷。因此驅動
電路和Ciss對器件的開啟和關斷延時有著直接的影響。
Coss :輸出電容
將柵源短接，用交流信號測得的漏極和源極之間的電容就是輸出電容。Coss是由漏源電容Cds和柵漏電容Cgd并聯而成，或者Coss=Cds+Cgd，對于軟開關的應用，Coss非常重要，因為它可能引起電路的諧振。
Crss:反向傳輸電容
在源極接地的情況下，測得的漏極和柵極之間的電容為反向傳輸電容。反向傳輸電容等同于柵漏電容。反向傳輸電容也常叫做米勒電容，對于開關的上升和下降時間來說是其中一個重要的參數,他還影響著關斷延時時間。
圖11是電容的典型值隨漏源電壓的變化曲線
電容隨著漏源電壓的增加而減小，尤其是輸出電容和反向傳輸電容。
Qgs, Qgd,和Qg:柵電荷
柵電荷值反應存儲在端子間電容上的電荷，因為開關的瞬間，電容上的電荷隨電壓的變化而變化，所以設計柵驅動電路時經常要考慮柵電荷的影響。
請看圖12，Qgs從0電荷開始到第一個拐點處，Qgd是從第一個拐點到第二個拐點之間部分(也叫做“米勒"電荷)，Qg是從0點到vGS等于一個特定的驅動電壓的部分。
漏電流和漏源電壓的變化對柵電荷值影響比較小，而且柵電荷不隨溫度的變化。測試條件是規定好的。柵電荷的曲線圖體現在數據表中，包括固定漏電流和變化漏源電壓情況下所對應的柵電荷變化曲線。
在圖12中平臺電壓VGS(pl)隨著電流的增大增加的比較小(隨著電流的降低也會降低)。平臺電壓也正比于閾值電壓，所以不同的閾值電壓將會產生不同的平臺電壓。
MOS電容—能更好的理解MOS管。這個器件有兩個電極，一個是金屬，另一個是extrinsicsilicon（外在硅），他們之間由一薄層二氧化硅分隔開。金屬極就是GATE，而半導體端就是backgate或者body。他們之間的絕緣氧化層稱為gate dielectric（柵介質）。
這個MOS電容的電特性能通過把backgate接地，gate接不同的電壓來說明。MOS電容的GATE電位是0V。金屬GATE和半導體BACKGATE在WORK FUNCTION上的差異在電介質上產生了一個小電場。
在器件中，這個電場使金屬極帶輕微的正電位，P型硅負電位。這個電場把硅中底層的電子吸引到表面來，它同時把空穴排斥出表面。這個電場太弱了，所以載流子濃度的變化非常小，對器件整體的特性影響也非常小。
當MOS電容的GATE相對于BACKGATE正偏置時發生的情況。穿過GATE DIELECTRIC的電場加強了，有更多的電子從襯底被拉了上來。同時，空穴被排斥出表面。隨著GATE電壓的升高，會出現表面的電子比空穴多的情況。
由于過剩的電子，硅表層看上去就像N型硅。摻雜極性的反轉被稱為inversion，反轉的硅層叫做channel。隨著GATE電壓的持續不斷升高，越來越多的電子在表面積累，channel變成了強反轉。Channel形成時的電壓被稱為閾值電壓Vt。當GATE和BACKGATE之間的電壓差小于閾值電壓時，不會形成channel。當電壓差超過閾值電壓時，channel就出現了。
MOS電容：（A）未偏置（VBG=0V），（B）反轉（VBG=3V），（C）積累（VBG=-3V）。正是當MOS電容的GATE相對于backgate是負電壓時的情況。電場反轉，往表面吸引空穴排斥電子。硅表層看上去更重的摻雜了，這個器件被認為是處于accumulation狀態了。
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