MOSFET中的重要参数

最近在调试MOSFET电路中，发现了更多问题，比如同样的PI反馈控制电路可以很好的控制PMOS工作，却对NMOS不能很好控制。当然你肯定会说那是因为PMOS和NMOS不同呀，这自然没有错，我在上一篇文章中也讨论了载流子不同带来的影响，但是这些差异最终体现在哪些具体的地方，我仍然是含糊不清的。这最集中体现在当我拿到一个商家给的MOSFET的参数表时，很多参数我都不明白什么意思。比如下面两个链接给出的参数表：

http://www.mouser.com/ds/2/205/DS99975B(IXTN170P10P)-479802.pdf

https://www.mouser.com/datasheet/2/205/DS100193B(IXFN520N075T2)-1512437.pdf

其中很多与时变信号相关的参数我都不明白具体含义，这篇文章主要介绍这些参数的概念与意义。

一、寄生电容

MOSFET中的各极间均存在电容，这在之前的MOSFET频率响应中已经介绍过。具体的模型可用下图表示。

　　然而在MOSFET参数表中直接给出的是三个电容量$C_{iss}$, $C_{oss}$, $C_{rss}$, 例如

　　其中$C_{iss}=C_{gs}+C_{gd}$为输入电容，$C_{oss}=C_{ds}+C_{gd}$为输出电容, $C_{rss}=C_{gd}$为反馈电容。这三个寄生电容主要与$V_{DS}$相关，如下图。

　　

二、开关时间

　　MOSFET受$V_{GS}$控制的打开和关闭是需要时间的，通常的参数表如下图。

　　这些参数的含义在下图中精确定义。

　　

三、总门电荷（total gate charge）

　　总门电荷这个名字是我随便起的，它的定义是需要驱动MOSFET打开的门极处需要积累的电荷量。这个物理量的存在恰恰说明了我们需要考虑输入电容$C_{iss}$。这个物理量反映了开关时间，如果其越大，开关时间也就越大。但是需要注意的是，总门电荷和打开电阻（On resistance）通常是呈逆相关的，即总门电荷越大，打开电阻越小。

四、安全工作区

　　安全工作区是判断元件是否符合我们需求的重要参考。加入我想在$V_{DS}=15V$时要我的MOSFET直流持续输出20A的电流，那么我查看如下的安全工作区图：

　　

　　图中蓝色十字标记的位置就对应15V,20A，我们看到此十字在DC（我们需要的直流持续输出）斜线以下，那么就说明这个元件符合我们的需要。那么如果我们想要在$V_{DS}=15V$时，输出100A的电流，显然这个点处于安全工作区外，我们保险起见这个100A的电流只能出现10ms。如果想持续输出100A，我们需要将$V_{DS}$调节到10V以下。