【原创分享】从无到有，彻底搞懂MOSFET讲解（二）

讲解人：鲁肃老师（张飞电子学院高级工程师）

我们现在知道了，只要让MOSFET有一个导通的阈值电压，那么这个MOSFET就导通了。那么在我们当前的这个威廉希尔官方网站中，假设GS电容上有一个阈值电压，足可以让MOSFET导通，而且电容没有放电回路，不消耗电流。那么DS导通，理论上等效电阻无穷小，我们把这个等效电阻称之为Rdson。当MOSFET电流达到最大时，则Rdson必然是最小的。对于MOSFET来说，Rdson越小，价格也就越贵。我们说MOSFET从不导通变为导通，等效内阻Rdson从无穷大变成无穷小，当然这个无穷小也有一个值的。MOSFET导通了，但是它没有回路。

以上这些就是MOSFET和三极管的区别。当我们在测量MOSFET时，要想测量Rdson，先用镊子夹在GS两端短路掉，把GS电压先放掉，放掉之后再测量DS两端的阻抗，否则测出来的值就不准。

接下来我们再来看MOS管的损耗问题。
我们说，尽管导通后Rdson很小，但是一旦我走大电流，比如100A，最终还是有损耗的。我们把这个损耗叫做MOSFET的导通损耗，这个导通损耗，是由MOSFET的Rdson决定的，当MOSFET选型确定了之后，它的Rdson不再变了。

另外，DS上流过的Id电流是由负载决定的。既然是由负载决定的，我们就不能改变电流，所以，我们说MOSFET的导通损耗是由Rdson决定的。

我们看到，MOSFET的DS之间有一个二极管，我们把这个二极管称为MOSFET的体二极管。假设正向：由D指向S，那么，体二极管的方向是跟正向相反的，而且，这个体二极管正向不导通，反向会导通。所以，这个体二极管和普通二极管一样，也有钳位电压，实际钳位电压跟体二极管上流过的电流是有关系的，体二极管上流过的电流越大，则钳位电压越高，这是因为体二极管本身有内阻。

体二极管的功耗问题。假设体二极管的压降是0.7V，那么它的功耗P=0.7V*I，所以，它的功耗也是由负载决定的。所以，功耗也蛮大的。我们把体二极管的功耗称之为续流损耗。

那么，体二极管的参数我们怎么去设置呢？为了安全起见，体二极管的电流，一般跟Id电流是接近或者相等的。另外，我们还要注意的是，这个体二极管并不是人为的刻意做上去的，而是客观存在的。
对于MOSFET来说，我们来讨论GS电容问题。
我们要知道，MOSFET其实并不是一个MOSFET，它实际上是由若干个小的MOSFET合成的。既然是合成的，我们就讨论下低压MOSFET和高压MOSFET的差异。

假设功率相等：3 KW
低压：24V  电流：125A
高压：310V 电流：9.7A

大家看到没有，低压电流大，高压电流小。从内阻法来分析：如果电流大，是不是等效为内阻小啊；如果电流小，是不是内阻大啊。所以，低压器件要求内阻小，高压内阻大了。

从电压角度比较分析：
从耐压来看，则多个串联；从电流来看，则多个并联。所以：
低压：24V 电流：125A 内阻小多个管子并联耐压很难做高
高压：310V  电流：9.7A 耐压高多个管子串联内阻必然大
所以根据上面分析，得出一个结论：
高压MOSFET，Rdson大；低压MOSFET，Rdson小。

MOSFET的GS电容：
低压：24V 电流：125A
内阻小  多个管子并联  耐压很难做高 gs电容大
高压：310V  电流：9.7A
耐压高  多个管子串联  内阻必然大 gs电容小

由于一个MOSFET里面集成了大量的小的mosfet，实际上在制造工艺的工程中，是用金子来做的。如果里面有一些管子坏了，是测量不出来的，这就是大品牌和小品牌的差异。

那么，我们来看一下啊，MOSFET的GS电容对管子开通特性的影响。我们说，高压的管子，它的GS电容小。要想把管子开通，无非是对这个电容充电，让它什么时候充到阈值电压，对不对？那么我们来看，当电流相等的情况下，对GS电容进行充电。

既然是对GS电容充电，那就看这个电容的大小啊，是吧。比方说，一个截面积小的水缸，和一个截面积很大的水缸，用相等的电流或者电荷数对它进行充电，大水缸充起来，电位升高的慢；小水缸充起来，电位升高的快。

我们说，高压MOS管相等的电流进行充电，那么很明显，结电容大的，则充的慢，也就是说开通的慢；GS电容小，则开通快。高压MOSFET开通快，低压MOSFET开通慢。

补充问题：
高压MOSFET，Rdson大，一般几十mΩ，比如50mΩ，可以通到十几A就不错了。但是功率并不小，因为电压高啊。
低压MOSFET，Rdson小，一般几mΩ，比如3mΩ，可以做到几十，甚至100A。下篇文章我们来讲一下MOSFET的开通和关断

上期回顾：
从无到有，彻底搞懂MOSFET讲解（一）