为什么MOSFET栅极前面要加一个100Ω电阻？

只看该作者 · 2024-9-22 00:31

在MOSFET的栅极前增加一个电阻？

MOS管是电压型控制器件，一般情况下MOS管的导通，只需要控制栅极的电压超过其开启阈值电压即可，并不需要栅极电流。

所以从本质上来讲，MOS管工作室栅极上并不需要串联任何电阻。

还有一种情况，也就是MOS管栅极存在的寄生电容。一般为了加快MOS管导通和截止的速度，降低其导通和截止过程中的产生损耗，栅极上的等效电阻是应该越小越好，最好为0。但我们却经常会看到关于MOSFET的电路中，栅极前串联着一个电阻。如下图：

那为什么要串联这个电阻呢？

在开关状态下，通常解释就是为了防止MOSFET在开关过程中会产生震荡波形，因为这会增加MOSFET开关损耗，不仅如此，如果震荡过大，还会引起MOS管被击穿。

再进一步讲，为什么电阻是100Ω呢？

我在网上看到一个仿真试验，实验在MOSFET电路中的栅极串联电阻R3，分别对它取1欧姆，10欧姆，50欧姆进行仿真实验：

当R3为1欧姆时，输出电压Vds上出现高频震荡信号。
当R3为10欧姆时，输出电压Vds的高频震荡信号明显被衰减。
当R3为50欧姆时，输出电压Vds的上升沿变得缓慢。其栅极电压上，因为漏极-栅极之间的米勒电容效应引发了台阶。此时对应的MOS管的功耗大大增加。

简单来说，如果它的取值小了，就会引起输出振铃，如果大了就会增加MOS管的开关过渡时间，从而增加其功耗。

是不是看到这里，还是不太清楚选值为100Ω的作用在哪里？我们以上面提到的开关震荡再进深一步探讨。这是一张MOSFET的驱动电路图：功率MOS管的驱动电路中会分布各种电感，例如图中的L，它们与MOSFET的Cgd, Cge会形成谐振电路：对开关驱动信号中的高频谐波分量产生谐振，进而引起功率管输出电压的波动。

MOS管的栅极串联电阻Rg，会增大MOS管驱动回路中的损耗，然后降低谐振回路的Q值，使得电感与电容谐振现象快速衰减。

在这里我们可以理解到，MOS管栅极上所串联的电阻，是根据具体的MOS管和电路分布杂散电感来确定。

这跟我们上面提到阻值影响相关的，下面会详细提到：

如上图，当Rg值比较小时，驱动电压上冲会比较高，震荡较多，L（电感）越大也越明显，此时会对MOSFET及其他器件性能产生一定影响。

此外，驱动电流的峰值也比较大，但是一般情况下，IC的驱动电流输出能力是有一定限制的。

当阻值过大时，实际驱动电流达到IC输出的最大值时，IC输出就相当于一个恒流源，会对Cgs线性充电，驱动电压波形的上升率会变慢。

而驱动波形上升比较慢的话，如果MOSFET有较大电流通过时就有不利影响。

可以得出，阻值过大过小都是对MOSFET驱动电路产生一定不利影响的，而如何确定出合适的阻值，一般是根据管子的电流容量和电压额定值以及开关频率，来选取Rg的数值。

还记得上面那句话吗？

MOS管栅极上所串联的电阻，是根据具体的MOS管和电路分布杂散电感来确定。