MOS管的開關特性

2021-06-29 13:53:09 字數 963 閱讀 5769

一、靜態特性

mos管作為開關元件,同樣是工作在截止或導通兩種狀態。由於mos管是電壓控制項,所以主要由柵源電壓ugs決定其工作狀態。

圖3.8(a)為由nmos增強型管構成的開關電路。

圖3.8 nmos管構成的開關電路及其等效電路

工作特性如下:

※ ugs<開啟電壓ut:mos管工作在截止區,漏源電流ids基本為0,輸出電壓uds≈udd,mos管處於"斷開"狀態,其等效電路如圖3.8(b)所示。

※ ugs>開啟電壓ut:mos管工作在導通區,漏源電流ids=udd/(rd+rds)。其中,rds為mos管導通時的漏源電阻。輸出電壓uds=udd·rds/(rd+rds),如果rds<<rd,則uds≈0v,mos管處於"接通"狀態,其等效電路如圖3.8(c)所示。

二、動態特性

mos管在導通與截止兩種狀態發生轉換時同樣存在過渡過程,但其動態特性主要取決於與電路有關的雜散電容充、放電所需的時間,而管子本身導通和截止時電荷積累和消散的時間是很小的。圖3.9(a)和(b)分別給出了乙個nmos管組成的電路及其動態特性示意圖。

圖3.9 nmos管動態特性示意圖

當輸入電壓ui由高變低,mos管由導通狀態轉換為截止狀態時,電源udd通過rd向雜散電容cl充電,充電時間常數τ1=rdcl。所以,輸出電壓uo要通過一定延時才由低電平變為高電平;當輸入電壓ui由低變高,mos管由截止狀態轉換為導通狀態時,雜散電容cl上的電荷通過rds進行放電,其放電時間常數τ2≈rdscl。可見,輸出電壓uo也要經過一定延時才能轉變成低電平。但因為rds比rd小得多,所以,由截止到導通的轉換時間比由導通到截止的轉換時間要短。

由於mos管導通時的漏源電阻rds比晶體三極體的飽和電阻rces要大得多,漏極外接電阻rd也比電晶體集電極電阻rc大,所以,mos管的充、放電時間較長,使mos管的開關速度比晶體三極體的開關速度低。不過,在cmos電路中,由於充電電路和放電電路都是低阻電路,因此,其充、放電過程都比較快,從而使cmos電路有較高的開關速度。

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