MOS管的两个开关特性
发布时间:2019-07-05


一、静态特性

MOS管作为开关元件,同样是工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件,所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。

工作特性如下:

uGS开启电压UT:MOS管工作在截止区,漏源电流iDS基本为0,输出电压uDS≈UDD,MOS管处于断开状态,其等效电路如下图所示。



uGS>开启电压UT:MOS管工作在导通区,漏源电流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中,rDSMOS管导通时的漏源电阻。输出电压UDS=UDD·rDS/(RD+rDS),如果rDSRD,uDS≈0V,MOS管处于接通状态,其等效电路如上图(c)所示。

二、动态特性

MOS管在导通与截止两种状态发生转换时同样存在过渡过程,但其动态特性主要取决于与电路有关的杂散电容充、放电所需的时间,而管子本身导通和截止时电荷积累和消散的时间是很小的。下图 (a)(b)分别给出了一个NMOS管组成的电路及其动态特性示意图。


当输入电压ui由高变低,MOS管由导通状态转换为截止状态时,电源UDD通过RD向杂散电容CL充电,充电时间常数τ1=RDCL.所以,输出电压uo要通过一定延时才由低电平变为高电平;当输入电压ui由低变高,MOS管由截止状态转换为导通状态时,杂散电容CL上的电荷通过rDS进行放电,其放电时间常数τ2≈rDSCL.可见,输出电压Uo也要经过一定延时才能转变成低电平。但因为rDSRD小得多,所以,由截止到导通的转换时间比由导通到截止的转换时间要短。

由于MOS管导通时的漏源电阻rDS比晶体三极管的饱和电阻rCES要大得多,漏极外接电阻RD也比晶体管集电极电阻RC大,所以,MOS管的充、放电时间较长,使MOS管的开关速度比晶体三极管的开关速度低。不过,在CMOS电路中,由于充电电路和放电电路都是低阻电路,因此,其充、放电过程都比较快,从而使CMOS电路有较高的开关速度。