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VGS在线性区,功率MOSFET反向导通的问题

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图1为二个P沟道的功率MOSFET组成的充电电路,P沟道的功率MOSFET的型号为:AO4459。Q3和R1实现恒流或限流充电功能,Q4控制电路的工作。


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图1:P沟道MOSFET组成充电电路


电路工作时,客户工程师发现:Vin=5V,ID=100mA,VGS=2.5V时,Q1的导通压降只有0.06V,那么,这是不是表明:功率MOSFET在反向工作的时候,VTH比正向导通的时候低?是不是二极管的分流作用导致反向工作时的压降降低呢?


AO4459的一些特性如下:


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图2:AO4459的二极管特性


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图3:AO4459的传输特性


VTH是功率MOSFET的固有特性,表示功率MOSFET在开通过程中沟道形成的临界电压。


导通电阻表示功率MOSFET完全开后的电阻,和上述的线性区工作状态并不相同。


功率MOSFET的内部二极管导通的反向工作状态,因为其S、D极的电压为二极管的压降,因此并没有线性区的过程,也就是为什么同步整流SSR为零电压开关ZVS,没有开关损耗的原因。


P沟通的功率MOSFE的二极管先导通,和通用的二极管一样,PN结的耗尽层减小到消失,N区的电子会注到P区,P区的空穴会注入到N区,形成非平衡少子。


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图4:二极管正向导通


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图5:少子注入对沟道影响


在N-Body区的沟道附近,P区的空穴注入到N-Body区,同时,N-Body区电子也会注入到P区,这样实际上增加了沟道中空穴的浓度,促进了N-Body区沟道中反型层的形成,因此,沟道饱和前,同样的VGH电压下形成更宽的沟道,降低沟道的导通电阻,也就是降低了导通压降。


随着VGH电压的提高,沟道狭窄区的载流子接近饱和,沟道的导通电阻及导通压降就不再有明显的变化。