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MOSFET柵極與源極之間加一個(gè)電阻?這個(gè)電阻有什么作用?

充當(dāng)一個(gè)“偏置電壓”

起到泄放電阻作用，推動(dòng)電流的釋放

首先第一個(gè)，充當(dāng)一個(gè)“偏置電壓”：

我們知道 MOSFET 一般柵極電壓比源極電壓高出一定的電壓，才能夠讓 其開(kāi)啟，這里的電壓差被稱為門源電壓。

假使在這里沒(méi)有電阻起到偏置電壓的作用，那么 MOSFET 的源極電壓會(huì)因?yàn)殡S著負(fù)載電流的變化而變化，導(dǎo)致門源電壓出現(xiàn)變化，從而影響 MOSFET 工作狀態(tài)。

當(dāng)加入電阻以后，電阻會(huì)通過(guò)電壓降來(lái)微MOSFET提供一個(gè)穩(wěn)定的偏置電壓，穩(wěn)定 MOSFET 的工作狀態(tài)。

那么MOSFET柵極(G)-源極(S)的下拉電阻在什么情況下會(huì)顯得尤為重要呢?

這就是我們要講的第二點(diǎn)作用。

MOS管的G-S間有很大的阻抗，一旦在G-S之間存在少量的的靜電，較大的電阻值會(huì)會(huì)在柵(G)源極(s)之間產(chǎn)生很高的電壓，在這種高電壓的狀態(tài)下，再加上原本的電流，電壓會(huì)更大。

在這時(shí)我們需要將少量的靜電泄放掉，避免兩端的高電壓讓MOSFET有誤動(dòng)作或擊穿G-S極的風(fēng)險(xiǎn)，而電阻便起到了這樣一個(gè)保護(hù)MOSFET的作用。

圖1 下拉低阻回路進(jìn)行釋放電流

具體解釋如下：

我們知道MOSFET是高阻抗器件，在柵極(G)和源極(S)之間，存在一層絕緣體，即二氧化硅(SiO2)。MOS管有一個(gè)米勒效應(yīng)，我們?yōu)榱吮苊夤茏娱L(zhǎng)時(shí)間停留在一個(gè)米勒平臺(tái)上，會(huì)選擇加速M(fèi)OS管的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間，減少開(kāi)關(guān)的損耗。

一旦MOSFET驅(qū)動(dòng)異常，米勒電容可能會(huì)通過(guò)電流給柵極(G)和源極(S)充電，接著小電流高阻抗對(duì)應(yīng)著高電壓，柵極電壓被充電，如若超過(guò)門檻電壓“Vgs(th)”，則易導(dǎo)致MOSFET重新開(kāi)通，這是十分危險(xiǎn)的。

圖2 下拉電阻對(duì)電荷的泄放路徑

此外，當(dāng)MOSFET用于開(kāi)關(guān)電路時(shí)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，如果柵極電壓沒(méi)有及時(shí)降下來(lái)，極易導(dǎo)致MOSFET處于部分導(dǎo)通狀態(tài)，隨后產(chǎn)生大量的熱量，造成MOSFET損壞。再柵極(G)和源極(S)之間增加一個(gè)適當(dāng)?shù)南吕娮?，能夠起到加快柵極電壓的下降速度的作用，從而保護(hù)MOSFET。

MOS管(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵極(G)和源極(S)之間選用下拉電阻值過(guò)大，可能會(huì)對(duì)電路的性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生一系列不良影響。

圖3 MOSFET的GS極接下拉電阻

1、電路工作異常

下拉電阻的主要作用之一是提供穩(wěn)定的偏置電壓，確保MOS管能夠在正常的工作狀態(tài)下運(yùn)行。當(dāng)下拉電阻值過(guò)大時(shí)，它可能無(wú)法有效地提供所需的偏置電壓，導(dǎo)致MOS管的柵極電壓不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致MOS管的工作狀態(tài)異常，進(jìn)而影響整個(gè)電路的性能。

2、靜電保護(hù)能力減

MOS管的柵極和源極之間具有很高的阻抗，因此容易積累靜電。下拉電阻的另一個(gè)重要作用是泄放這些靜電，防止它們對(duì)MOS管造成損害。然而，當(dāng)下拉電阻值過(guò)大時(shí)，其泄放靜電的能力會(huì)減弱，可能導(dǎo)致靜電在柵極和源極之間積累，增加MOS管被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。

3、開(kāi)關(guān)速度變慢

在開(kāi)關(guān)電路中，MOS管的柵極電壓需要迅速上升或下降以實(shí)現(xiàn)快速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。然而，當(dāng)下拉電阻值過(guò)大時(shí)，它會(huì)延緩柵極電壓的變化速度，導(dǎo)致MOS管的開(kāi)關(guān)速度變慢。這不僅會(huì)增加電路的開(kāi)關(guān)損耗，還可能影響電路的整體性能。

4、功耗增加

下拉電阻值過(guò)大還可能導(dǎo)致電路的功耗增加。在MOS管導(dǎo)通時(shí)，下拉電阻會(huì)消耗一定的功率，產(chǎn)生額外的熱量。如果下拉電阻值過(guò)大，其消耗的功率也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致電路的功耗上升。這不僅會(huì)降低電路的效率，還可能對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。

5、選擇合適的下拉電阻值

為了避免上述不良影響，需要選擇合適的下拉電阻值。這通常需要根據(jù)電路的具體要求和MOS管的特性來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，下拉電阻的阻值應(yīng)該足夠小，以確保能夠提供穩(wěn)定的偏置電壓和有效的靜電泄放能力;同時(shí)，它也不應(yīng)該過(guò)小，以免增加電路的功耗和開(kāi)關(guān)損耗。