关于MOS管的疑问

gia

首先先看几幅图，其中两个截图是模拟电子教材（华成英著）上的，另外个是网上随便找了个MOS（irfp450）的输出图。
有个疑问，教材上的例子，在GS电压为10V时，先求出MOS管内阻，为直线斜率的倒数，即3V/1mA。那么irfp450在GS为10V时，按同样的求法，MOS内阻为20V/30A。假如irfp450供电电源是30V，GS电压仍然是10V，那么按照输出曲线电源到地是30A，电源到地之间电阻就为1欧姆，如果强行在电源和MOS管的D上接个2欧的电阻，那电流不是还倒灌进电源了，还有，此时MOS管的D级上输出又是多少呢。
谁能解答下这个疑问，谢谢了

gia

若有人圆满解答，咱承诺帖子里放一个养眼的新娘照

jch

按您那个图的话30A的时候场效应管VDS电压是20V吧？我就先按照20V来算。20V串一个2欧电阻的特性曲线是一条直线，在坐标轴上就是把（0V，10A）和（20V，0A）两个点连起来，和原来图中的mos的曲线有一个交点大概在（4V，8A）的地方，所以把电阻串联起来后mos的电流降为8A，D极电压变为4V。这种画图找工作点的方法叫图解法，一般在电路分析教材中都有

longshort

D极上接个电阻，电流居然还会“倒灌”进电源？这电流哪来的？

可见您看教材都不用心，还想着发新娘照呢。

w6955

把电流的Y轴延长一点，到3ma位置，画辅助线（负载线）15V-3ma ,此线必与特性曲线相交，尺子量出结果即可。看你那个例子算的昏天黑地的，这是个省心省事的办法。另外美人就不必了。

gia

jch 发表于 2020-9-7 16:41
按您那个图的话30A的时候场效应管VDS电压是20V吧？我就先按照20V来算。20V串一个2欧电阻的特性曲线是一条直 ...

我疏忽了一点，把输出曲线上的电流值当成实际值了。输出曲线图是用来求内阻的，内阻是0.67欧，加上外面2欧，实际输出大约7V。问题继续，照刚才这样Vgd为3V，小于Vgs（th），这是管子处于放大状态，而不是开关状态。一个10V的输入电压居然还不能作为MOS管的开关条件，是不是有点难以想象。
还有，Vgs为10V时，输出曲线上的电流值什么情况下和实际值是一样的。

w6955

gia 发表于 2020-9-7 17:17
我疏忽了一点，把输出曲线上的电流值当成实际值了。输出曲线图是用来求内阻的，内阻是0.67欧，加上外面2 ...

很正常，你看看3525 3842 为什么那么高的电源电压？就是要输出驱动MOS的饱和电压。

jch

gia 发表于 2020-9-7 17:17
我疏忽了一点，把输出曲线上的电流值当成实际值了。输出曲线图是用来求内阻的，内阻是0.67欧，加上外面 ...

首先您算得0.67欧是在VDS为20V的时候算出来的，但是加上电阻之后MOS的VDS电压变了，所以这个0.67也变了，根据我上面的方法算出来应该是0.5欧左右。
然后是开关状态这个，模电的开关状态的定义我忘了，但是根据我的理解，MOS就是一个水龙头，VGS电压就是把手，水龙头要放水不仅需要拧开把手，还需要里面的水有水压。所以我觉得不是10V没有让MOS打开，而是因为上面的2欧电阻限流了导致电流变小。
最后这个电流值和实际值的区别，曲线上的点就是不同VDS和VGS下的电流值，比如您不加电阻那就是VDS等于20V，VGS等于10V，对应图上就是30A，加了电阻后VDS等于4V，对应电流为8A，计算方法在上面说过了。所以MOS并不是固定输出一个电流，在不同情况下工作点不一样电流也就不一样，不存在什么实际值和曲线一不一样的问题。

ymyangyong

Vgs为10V时，基本上是饱和了。

jch

jch 发表于 2020-9-7 17:58
首先您算得0.67欧是在VDS为20V的时候算出来的，但是加上电阻之后MOS的VDS电压变了，所以这个0.67也变了， ...

我查了下开状态应该对应的是恒流区，也就是VDS再高以后曲线变平的那一段。所以确实是不在开关状态，但这是因为VDS太低引起的，不是VGS的原因。另外放大状态也是要在恒流区才能放大的，所以也不叫放大，左边那个区域叫饱和区，也叫变阻区，所以MOS是在饱和状态

gia

我重新看了下，之前计算内阻的地方有误，必须是直线上的斜率，我取成曲线上的某个点来算了。这样内阻就是0.5欧左右，D级输出大约6V。另外个方法，负载曲线（15A-30V）与输出曲线交点也是6V。这样Vgd是4V，勉强超过Vgs(th)，刚好是开关和放大的临界点左右。

gia

如果Vgs改为8V，以斜率计算内阻方式，以及负载曲线作交点方式，得出的Vd值是一样的。但Vgd就只有2V，没超过Vgs(th)，这时MOS管就成了放大管了。结合刚才计算10V的栅压都还勉强开关状态，看来要使这个MOS管成开关，栅极电压真的需要足够大。

gia

如果再把条件变一下，上拉电阻改为6欧，Vgs改为5V，这样静态工作点就在Vds=2V处的可变电阻区，而此时Vgd=3V，也没达到开关状态。这样，既不是恒流放大区，也非开关状态，这样究竟是怎样的一个情况

jch

gia 发表于 2020-9-8 09:26
如果再把条件变一下，上拉电阻改为6欧，Vgs改为5V，这样静态工作点就在Vds=2V处的可变电阻区，而此时Vgd=3V ...

我之前说错了，MOS的开关状态对应的应该是特性曲线左边斜线区域，也就是可变电阻区，在那里mos的漏源导通电阻最低。因此当VDS等于2V的时候这个MOS就是在开启状态。另外您一直通过VGD和阈值电压的大小判断开关状态，这个方法我没有看到过，能麻烦解释一下原理吗。
一些低压大电流管子开启时VDS电压确实能够很低，比如irfp3205，看它的曲线图在10A时VDS才零点几伏，导通电阻80毫欧。但irfp450是高压管子，可能由材料和结构决定了它的开启导通电阻达不到irfp3205那么低，因此它的VDS也会相对大一些也是可以理解的。

jch

jch 发表于 2020-9-8 13:28
我之前说错了，MOS的开关状态对应的应该是特性曲线左边斜线区域，也就是可变电阻区，在那里mos的漏源导通 ...

又上网查了资料，通过VGD判断开关状态是对的，是我错了不过学到了新知识。那就取手册上的阈值电压4V算，现在应该是在恒流区也就是放大状态。