MOSFET原理详解与参数测试（2）
4、rdson是个什么东东？rds(on)是mosfet工作（启动）时，漏极d和源极s之间的电阻值。在上文中我们介绍了mosfet在导通后，rds(on)的值不是一成不变的，主要取决于vgs的值。rds(on)的值一般都是在mω级别，当mosfet电流达到最大时，则rdson必然是最小的。对于mosfet来说，rdson越小，价格也就越贵。
即使rds(on)的值很小，但是如果mosfet上流过的id电流很大，那么必然在mosfet上产生损耗，我们称这个损耗为导通损耗。
我们看到，mosfet的d-s之间有一个二极管，我们把这个二极管称为mosfet的体二极管。假设正向：由d指向s，那么体二极管的方向是跟正向相反的，而且这个体二极管正向不导通，反向会导通。所以这个体二极管和普通二极管一样，也有钳位电压，实际钳位电压跟体二极管上流过的电流是有关系的，体二极管上流过的电流越大，则钳位电压越高，这是因为体二极管本身有内阻。有内阻必然也会产生损耗，我们把体二极管的功耗称之为续流损耗。
rds(on)有两个重要的特性：
① rds(on)与vgs的关系，随着vgs的增大，rds(on)逐渐减小。
② rds(on)与温度的关系，温度越高，rds(on)越大。温度特性会严重影响器件的工作特性，导致产品运行不稳定。
注释：rds(on)应该怎么测？
rds(on)的测试非常简单，就是使用欧姆定律关系。在datasheet中也定义了rds(on)的测试要求：
① vgs电压，因此需要有一台电源提供mosfet的开启电压
② id电流，要求在d-s有电流，因此就需要电源和负载来产生回路电流。
测试设备 ：直流电源*2；高精度电子负载；万用表
测试步骤： 测试方法参考下图，使用直流电源1给g-s端供电，设置vgs电压。在d-s端串入直流电源2和负载，设置负载恒流模式和负载拉载值id，设置电源2电压。同时使用万用表测试d-s端电压。
环境搭建完成后，启动电源1、电源2、电子负载，记录此时的万用表电压即为v ds 。根据欧姆定律：rds(on)= v ds /id
注意事项：
① 电源1的设置电压一定要按照datasheet要求进行设置，保障mos处于打开状态
② 电源2的电压不要设置太高，不要超过vds的最高承受电压。
5、mosfet那些乱七八糟的寄生电容如下图所示，是我们等效出来的mosfet里面的寄生电容模型
5、1 cgs电容
cgs： 栅极和源极之间的等效电容。实际上控制电压输出后，就开始给电容cgs开始充电，gs电容充电过程分三个阶段：
① 上电瞬间电容等效成短路，gs电容的内阻为0，几乎所有的电流，都从电容上走；
② gs电容没有充满的情况下，电流分别从电阻及电容流过，但主要的电流依旧从电容走；
③ 电容充满了，电流不从电容走，只有很小的电流从电阻走。
注释1：mosfet的gs之间的下拉电阻
通常我们在查看电路图时，注意到在mosfet的gs之间会并接一个电阻，这个电阻的主要作用有：
① 给mos管的cgs电容提供放电回路，确保mosfet就只有两态，不是高就是低。
② 提供固定偏置，在前级开路时，这个电阻确保mos有效的关断。假设控制信号的前级开路，此时d极上提供一个很高的电压，通过电容cgd给电容cgs进行充电，导致管子误导通，烧毁mos管
③ 有效防止雷击、静电损坏mos。
综上gs下拉电阻范围10k~100k，原则上讲，高压系统可以取大一些，低压系统可以取小一些。正常情况下，建议大家取10k、18k、20k。（三极管的下拉电阻推荐为2k）
5、2 cgd电容cgd：栅极和漏极之间的等效电容。这个电容也称为米勒电容，臭名昭著的“米勒效应”也因此产生。米勒效应，实际上是有一个固有的转移特性：栅极的电压vgs和漏极的电流id保持一个比例关系。
产生的问题 ：因为米勒电容的影响，造成mos管不能很快的进行开通和关断，中间有一段延迟时间。通过示波器测量vgs电压波形，会发现vgs波形在上升期间有一段平台，这个平台又称为米勒平台。（下图加粗线表示）
米勒平台大家首先想到的麻烦就是米勒振荡。（即，栅极先给cgs充电，到达一定平台后再给cgd充电）因为这个时候源级和漏级间电压迅速变化，内部电容相应迅速充放电，这些电流脉冲会导致mos寄生电感产生很大感抗，这里面就有电容，电感，电阻组成震荡电路，造成mos误导通、烧毁、等问题.
产生问题的原因：
通过上图我们分析，在t0-t1这段时间内，vgs一开始随着栅极电荷的增加而增加，开始给cgs充电，当电容达到门槛电压后，v gs =vgsth后，mos开始进入导通状态。
在t1-t2这段时间内，mos开始导通，此时的id就已经开始有电流，但是电流很小。此时的d极电压比g极电压高，电容cgd是上正下负。
然后vgs电压继续上升，id也会继续上升，当上升到米勒平台电压va的时候， 就会发生固有转移特性（vgs不变，id也保持不变） 。
在t2-t3这段时间内，虽然栅极电荷继续增加，但是栅极电荷也有了另外一条通路（下图紫色标注通路），栅极电荷这个时间大部分用来给电容cgd进行充电，导致vgs电压不在增加。此时的cgd极性与漏极充电相反，即下正上负，因此也可理解为对cgd反向放电，最终使得vgd电压由负变正，结束米勒平台进入可变电阻区。米勒平台时间内，vds开始下降，米勒平台的持续时间即为vds电压从最大值下降到最小值的时间。
通过上图我们可以分析在米勒平台的这段时间内，vgs 和id都是保持不变的，vds从最大值降到了最小值。所以刚进入米勒平台时，在mos管上产生的导通损耗非常的大。我们假设vds电压从12v减低到了0.5v,id=10a保持不变，可以计算导通功耗也从 120w变为5w，这个功率的变化时很大的，如果开通时间慢，意味着发热从120w到5w过渡的慢，mos结温会升高的厉害。所以开关越慢，结温越高，容易烧mos。
解决措施： gs极加电容，减慢mos管导通时间，有助于减小米勒振荡。防止mos管烧毁。过快的充电会导致激烈的米勒震荡，但过慢的充电虽减小了震荡，但会延长开关从而增加开关损耗。
5、3 cds电容cds电容：源极和漏极之间的等效电容。
5、4 上述电容之间的关系上面是mosfet的等效模型，但是在mosfet中是真实存在的，在datasheet·中我们看到的参数是这么表述的，具体关系如下：
ciss 输入电容：ciss = cgd + cgs
coss 输出电容：coss = cgd + cds
crss 米勒电容：crss = cgd
6、mos管的损耗有多少？
在之前的文章中我们介绍了rdson造成的导通损耗，以及体二极管的续流损耗，此外主要还有开关损耗和栅极驱动损耗。
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即使rds(on)的值很小，但是如果mosfet上流过的id电流很大，那么必然在mosfet上产生损耗，我们称这个损耗为导通损耗。
我们看到，mosfet的d-s之间有一个二极管，我们把这个二极管称为mosfet的体二极管。假设正向：由d指向s，那么体二极管的方向是跟正向相反的，而且这个体二极管正向不导通，反向会导通。所以这个体二极管和普通二极管一样，也有钳位电压，实际钳位电压跟体二极管上流过的电流是有关系的，体二极管上流过的电流越大，则钳位电压越高，这是因为体二极管本身有内阻。有内阻必然也会产生损耗，我们把体二极管的功耗称之为续流损耗。
rds(on)有两个重要的特性：
① rds(on)与vgs的关系，随着vgs的增大，rds(on)逐渐减小。
② rds(on)与温度的关系，温度越高，rds(on)越大。温度特性会严重影响器件的工作特性，导致产品运行不稳定。
注释：rds(on)应该怎么测？
rds(on)的测试非常简单，就是使用欧姆定律关系。在datasheet中也定义了rds(on)的测试要求：
① vgs电压，因此需要有一台电源提供mosfet的开启电压
② id电流，要求在d-s有电流，因此就需要电源和负载来产生回路电流。
测试设备 ：直流电源*2；高精度电子负载；万用表
测试步骤： 测试方法参考下图，使用直流电源1给g-s端供电，设置vgs电压。在d-s端串入直流电源2和负载，设置负载恒流模式和负载拉载值id，设置电源2电压。同时使用万用表测试d-s端电压。
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注意事项：
① 电源1的设置电压一定要按照datasheet要求进行设置，保障mos处于打开状态
② 电源2的电压不要设置太高，不要超过vds的最高承受电压。
5、mosfet那些乱七八糟的寄生电容如下图所示，是我们等效出来的mosfet里面的寄生电容模型
5、1 cgs电容
cgs： 栅极和源极之间的等效电容。实际上控制电压输出后，就开始给电容cgs开始充电，gs电容充电过程分三个阶段：
① 上电瞬间电容等效成短路，gs电容的内阻为0，几乎所有的电流，都从电容上走；
② gs电容没有充满的情况下，电流分别从电阻及电容流过，但主要的电流依旧从电容走；
③ 电容充满了，电流不从电容走，只有很小的电流从电阻走。
注释1：mosfet的gs之间的下拉电阻
通常我们在查看电路图时，注意到在mosfet的gs之间会并接一个电阻，这个电阻的主要作用有：
① 给mos管的cgs电容提供放电回路，确保mosfet就只有两态，不是高就是低。
② 提供固定偏置，在前级开路时，这个电阻确保mos有效的关断。假设控制信号的前级开路，此时d极上提供一个很高的电压，通过电容cgd给电容cgs进行充电，导致管子误导通，烧毁mos管
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crss 米勒电容：crss = cgd
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