VMOS的開(kāi)通與關(guān)斷

就VMOS的開(kāi)關(guān)而言，分布參數的主要要素是結電容，其他影響要素還包括引線(xiàn)、端電極、PN結、管芯本體（基區）的等效分布電容和分布電感，工作頻率越高，上述“其他要素”的影響就越大。思索到柵極分布參數的VMOS的開(kāi)關(guān)過(guò)程在本書(shū)第3章的3.3.4、3.3.5節曾經(jīng)做了一些說(shuō)明。

思索管子內部的分布參數以后，VMOS的開(kāi)通與關(guān)斷可以用圖5.69所示的電路來(lái)說(shuō)明。圖5. 69中的RH（上拉電阻）、RL（下拉電阻）和RG（外部電路的柵極電阻）是為了防止柵極振蕩而設的，RG(in) 內部柵極的等效電阻，在實(shí)際電路中足看不到的，Di為體二極管。

圖5. 69電路的相關(guān)波形如圖5.70所示，其中的(a)與本書(shū)第3章中的“圖3. 16”所示的柵電荷充放電波形圖是非常相似的。圖中波形為了說(shuō)明問(wèn)題而特意作了水平擴展，與輸入的方波相比較，柵極的理論波形變成了階梯波。

在圖5. 70(a)中，VMOS的開(kāi)通被分紅了四個(gè)階段，以便于問(wèn)題的說(shuō)明。

第①階段為柵極開(kāi)通延遲階段，柵極驅動(dòng)信號主要對Cgs充電，直至柵極電壓（相關(guān)于源極）升高到VMOS的開(kāi)啟電壓VGS（th），同時(shí)，Cgd也會(huì )被緩慢充電，其容量也會(huì )略有減小。

第②階段為漏極開(kāi)通延遲階段。在輸人側，Cgs和Cgd被繼續充電，柵極電壓繼續上升，直至升高到“Miller Plateau Ievel”(米勒平頂電壓)VGS（pD）。Cgs在這個(gè)階段將被基本充溢，下一個(gè)階段將主要對Cgd中止充電，而Cgd又稱(chēng)為米勒電容，VGS（pl）因此而得名。存輸出側，漏極電流疾速增加，直至抵達最大（負載額定電流），但是VMOS并非“真”的導通，漏源電壓并沒(méi)有變化，這是由于漏極和

源極的分布電感以及體二極管結電容的存在，這些電流源自上述分布電感的續流電流并對體二極管的結電容中止放電。

第③階段為漏極導通階段。這一階段對輸入側而言，IG主要對Cgd中止充電，柵極電壓基本不變，因此義稱(chēng)為“米勒平頂區”。對輸出側而言，體二極管完全關(guān)斷，漏極電壓疾速降落直至降到VGS（pl）而略高于飽和壓降的水平。

第④階段為飽和導通階段。IG繼續對cgd中止充電，使漏極的導通程度加深直至抵達完好飽和導通，cgs和Cgd被完好充溢，IG逐漸降低到接近于0的水平，而柵極電壓則逐漸升到最高，抵達接近VDD的水平。不難發(fā)現，VMOS的開(kāi)通功耗主要在②、③階段產(chǎn)生：在②階段，ID迅速提高，但是漏極電壓基本不變，VMOS的漏源極相當于—個(gè)大電阻；而在③階段，漏極電壓有一個(gè)降落的過(guò)程，但是漏極電流維持在最大水平。

VMOS的關(guān)斷同樣可以用圖5.70(b)的四個(gè)階段中止說(shuō)明。

第①階段為柵極關(guān)斷延遲階段。柵極驅動(dòng)電壓反轉后，首先對Cgs和Cgd進(jìn)行放電，柵極電壓從最大值降低到VGS(pl）。對輸出側而言，漏極的電壓和電流都基本不變。

第②階段為漏極關(guān)斷延遲階段。漏極電壓（相關(guān)于源極）疾速升高，同樣是由于漏源極分布參數和體二極管結電容的存在，漏極電流基本堅持不變。在輸入側，IG也繼續對Cps和Cgd中止放電，ID的一部分則對Cgd中止充電（對IG而言．相當于放電）而且充電電流的數值要大于Ic對Cgd的放電電流，因此加速了Cgd的放電過(guò)程（對Ic而言）。對柵極電壓而言，這個(gè)階段和開(kāi)通時(shí)的第③階段是相同的，都處于“米勒平頂區”階段。

第③階段為漏極關(guān)斷階段。漏極電流疾速降落，IG主要對Cgs放電，由于Cgd的放電在第②階段曾經(jīng)基本完成。柵極電壓降落到了VGS（th），漏極電流基本。降落到了0，漏極關(guān)斷根本完成。假如負載不是純阻性的，體二極管會(huì )在這個(gè)階段導通，構成與ID方向相反的續流電流。

第④階段為關(guān)斷完成階段。ID繼續對Cgs放電直至放完，ID和VGS均降低到了最低程度，VMOS的關(guān)斷完畢。

不難發(fā)現，關(guān)斷過(guò)程中，關(guān)斷功耗也主要發(fā)作在②、③階段。

通常所說(shuō)的開(kāi)關(guān)功耗主要就是指開(kāi)經(jīng)過(guò)程中的開(kāi)通功耗和關(guān)斷過(guò)程中的關(guān)斷功耗。由于開(kāi)通與關(guān)斷的時(shí)間實(shí)踐上十分短，在此期間由于飽和導通惹起的功耗根本上能夠疏忽。開(kāi)關(guān)功耗不只僅是VMOS管芯自身產(chǎn)生的，還包括體：二極管的續流功耗。在大功率高頻電路中，負載大多是理性負載，也有容性負載，極少有純阻性負載，因而續流功耗常常更為可觀(guān)。

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