?MOSFET驅(qū)動(dòng)技術(shù)?是指通過特定的電路和方法來控制MOSFET的開關(guān)狀態(tài)，確保其正常工作并減少開關(guān)損耗的技術(shù)。MOSFET是一種電壓控制型器件，其驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

?驅(qū)動(dòng)電流和電壓的要求?：MOSFET雖然主要是電壓控制型器件，但由于其內(nèi)部存在寄生電容，必須提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流來快速充電或放電這些電容，從而控制MOSFET的開關(guān)速度和效率。驅(qū)動(dòng)電壓和導(dǎo)通電阻之間的關(guān)系表明，較高的驅(qū)動(dòng)電壓可以減小導(dǎo)通電阻，從而提高開關(guān)速度和降低導(dǎo)通損耗?12。

?柵極電荷和驅(qū)動(dòng)能力?：MOSFET的柵極電容包括柵源電容(Cgs)、柵漏電容(Cgd)和Miller電容(Cgd)。這些電容在開關(guān)過程中需要充電和放電，因此驅(qū)動(dòng)電路需要提供足夠的電流來快速完成這些過程。驅(qū)動(dòng)能力通常指驅(qū)動(dòng)電路能夠提供的最大驅(qū)動(dòng)電流，例如某些驅(qū)動(dòng)芯片標(biāo)稱的1A驅(qū)動(dòng)能力即指其最大輸出電流為1A?23。

?寄生參數(shù)的影響?：MOSFET的寄生參數(shù)如寄生二極管和寄生電容會(huì)影響其性能。例如，寄生二極管的反向恢復(fù)特性在ZVS(零電壓開關(guān))和同步整流等應(yīng)用中非常重要。寄生電容會(huì)導(dǎo)致開關(guān)過程中的電壓和電流波形發(fā)生變化，影響開關(guān)速度和效率?12。

?驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)?：為了有效驅(qū)動(dòng)MOSFET，需要設(shè)計(jì)合適的驅(qū)動(dòng)電路。常見的驅(qū)動(dòng)電路包括專用的驅(qū)動(dòng)IC、光耦隔離驅(qū)動(dòng)、變壓器隔離驅(qū)動(dòng)等。這些電路通過提供足夠的電流和電壓來控制MOSFET的開關(guān)狀態(tài)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)電氣隔離，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性?23。

?應(yīng)用實(shí)例?：MOSFET廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、電機(jī)控制、功率放大器等領(lǐng)域。在開關(guān)電源中，MOSFET作為功率開關(guān)管，通過控制其開關(guān)狀態(tài)來調(diào)節(jié)輸出電壓和電流。在電機(jī)控制中，MOSFET用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)速度和力矩的控制。在功率放大器中，MOSFET用于放大信號(hào)，提供高功率輸出?12。

1. 驅(qū)動(dòng)電壓與導(dǎo)通電阻

MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓直接影響其導(dǎo)通電阻和最大導(dǎo)通電流。一般來說，驅(qū)動(dòng)電壓越高，MOSFET的導(dǎo)通電阻越小，最大導(dǎo)通電流也越大。因此，在驅(qū)動(dòng)MOSFET時(shí)，需要選擇合適的驅(qū)動(dòng)電壓以確保其正常工作。

2. 寄生電容與驅(qū)動(dòng)電流

MOSFET內(nèi)部存在寄生電容，包括柵源電容、柵漏電容等。這些寄生電容在MOSFET的開關(guān)過程中需要被充放電，因此驅(qū)動(dòng)電路需要提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流來加速這一過程。較小的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)導(dǎo)致MOSFET的開關(guān)速度變慢，增加開關(guān)損耗。

3. 驅(qū)動(dòng)電路類型

3.1 分立器件驅(qū)動(dòng)

在簡單的應(yīng)用中，可以使用分立器件(如晶體管、電阻、電容等)搭建驅(qū)動(dòng)電路。例如，圖騰柱電路就是一種常見的分立器件驅(qū)動(dòng)方式，通過兩個(gè)晶體管交替導(dǎo)通和截止來驅(qū)動(dòng)MOSFET。

在之前的文章中，我們簡要探討了IGBT和MOSFET的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及PN結(jié)的特性。接下來，我們將深入剖析場效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

雙極晶體管與MOSFET晶體管在原理上具有相似性。這兩種晶體管都依賴于電荷控制來工作，即它們的輸出電流與控制電極在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的電荷量成正比。當(dāng)這些器件被用作開關(guān)時(shí)，需要由低阻抗源提供足夠的灌入和拉出電流，以確?？刂齐姾赡軌蜓杆偾度牒兔撾x。因此，在開關(guān)過程中，MOSFET需要以類似于雙極晶體管的方式進(jìn)行“硬”驅(qū)動(dòng)，從而獲得可媲美的開關(guān)速度。理論上，雙極晶體管與MOSFET的開關(guān)速度相當(dāng)，主要受限于電荷載流子在半導(dǎo)體中的傳輸時(shí)間。對(duì)于功率器件而言，這一時(shí)間通常介于20至200皮秒之間，具體數(shù)值取決于器件的尺寸。

MOSFET技術(shù)在數(shù)字和功率應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛普及，主要?dú)w功于其相較于雙極結(jié)晶體管的兩大顯著優(yōu)勢。首先，MOSFET在高頻開關(guān)應(yīng)用中表現(xiàn)出色，其控制電極與導(dǎo)電器件的有效隔離使得驅(qū)動(dòng)更為簡便，無需連續(xù)導(dǎo)通電流。一旦MOSFET開通，其驅(qū)動(dòng)電流幾乎為零，大大減少了控制電荷和存儲(chǔ)時(shí)間。這解決了導(dǎo)通壓降與關(guān)斷時(shí)間之間的設(shè)計(jì)權(quán)衡問題，同時(shí)開通狀態(tài)壓降與控制電荷成反比，進(jìn)一步優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)性能。

另外，MOSFET在電源應(yīng)用中展現(xiàn)出電阻特性，其漏源端壓降與流入半導(dǎo)體的電流呈線性關(guān)系，由RDS(on)即導(dǎo)通電阻來表征。不同于p-n結(jié)的溫度系數(shù)，MOSFET的正溫度系數(shù)約為7%/°C至1%/°C，使得多個(gè)并聯(lián)MOSFET能均勻分配電流，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電流共享。

然而，載流更大的器件會(huì)產(chǎn)生更多熱量，需要注意漏源電壓的均衡。溫度升高會(huì)導(dǎo)致RDS(on)值增加，進(jìn)而電流減小、溫度降低，直至并聯(lián)器件電流相近達(dá)到平衡。但RDS(on)值與結(jié)至環(huán)境熱阻的初始容差可能引起電流分布的重大誤差，需謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)。

接下來，我們將深入探討MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的相關(guān)知識(shí)。

在電源或硬件設(shè)計(jì)中，無論是三極管BJT還是mos管，都需要驅(qū)動(dòng)電路來支持其正常工作。驅(qū)動(dòng)電路的作用至關(guān)重要，它不僅提供足夠的驅(qū)動(dòng)能力，確保開關(guān)管能夠正常導(dǎo)通，還負(fù)責(zé)保證開關(guān)管在適宜的速度下工作，避免過快或過慢帶來的問題。此外，驅(qū)動(dòng)電路還能有效保護(hù)器件，避免過壓和過流的損害。

驅(qū)動(dòng)電路通常分為電流驅(qū)動(dòng)型和電壓驅(qū)動(dòng)型。對(duì)于BJT等電流控制型器件，需要電流驅(qū)動(dòng)型電路來提供持續(xù)的驅(qū)動(dòng)電流。而對(duì)于mos管和IGBT等電壓驅(qū)動(dòng)型器件，雖然它們不需要連續(xù)的驅(qū)動(dòng)電流，但為了保證開關(guān)速度，峰值電流的控制顯得尤為重要。因此，電壓驅(qū)動(dòng)電路需要同時(shí)提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓和峰值電流。

在實(shí)際應(yīng)用中，電源IC直接驅(qū)動(dòng)是一種常見的驅(qū)動(dòng)方式。但需要注意的是，在MOSFET較大而IC驅(qū)動(dòng)能力不足的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)過慢、開關(guān)損耗過大甚至無法驅(qū)動(dòng)的問題。因此，在進(jìn)行PCB LAYOUT時(shí)，應(yīng)盡量優(yōu)化設(shè)計(jì)，如縮短IC至MOSFET的柵極走線長度、增加走線寬度、將Rg放置在離MOSFET柵極較近的位置等，以減少寄生電感并消除噪音干擾。

電源IC直接驅(qū)動(dòng)是驅(qū)動(dòng)方式中最簡單的一種，但在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要注意幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)及其影響。首先，應(yīng)查閱電源IC手冊(cè)，了解其最大驅(qū)動(dòng)峰值電流，因?yàn)椴煌酒尿?qū)動(dòng)能力可能存在顯著差異。其次，需要關(guān)注MOS管的寄生電容，如CC2的值，這些電容值越小，MOS管導(dǎo)通所需的能量就越小。若CC2值較大，而電源IC的驅(qū)動(dòng)峰值電流不足，則可能導(dǎo)致管子導(dǎo)通速度緩慢，影響使用效果。

推挽驅(qū)動(dòng)是一種能有效解決IC內(nèi)部驅(qū)動(dòng)能力不足的方法。它不僅延長了導(dǎo)通時(shí)間，還加速了關(guān)斷時(shí)間，同時(shí)有助于控制毛刺和降低功率損耗。在布局時(shí)，應(yīng)盡量將推挽驅(qū)動(dòng)電路中的兩個(gè)管子放置在靠近MOSFET柵極的位置，以減少寄生電感并提高電路的抗干擾性。