MOSFET跨导及夹断区的理解

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相比于晶体管，MOSFET这个管子相对来说比较复杂，它的工作过程理解起来还是有一定难度的。那么这其中最难以理解的部分，可能还是MOS管开关损耗的理解。相比导通损耗和续流损耗，MOS管开通和管断的过程要复杂得多。

为了对MOS的开通过程有更好的分析，我们先回顾两个比较基本的概念。U = I*R，R是电阻，它可以有效地表示流过电阻的电流变化对它两端电压的影响作用，比如如果流过这个电阻的电流越大，那么它两端的电压也就越高。电导是电阻的倒数，如果我们用Λ来表示的话，那么上面这个式子就可以转换为I=ΛU。

这个式子可以用来表示一个回路中电压的变化对流过这个器件电流的影响。这个影响可以是幅值，也可以是相位，幅值的影响大家都比较清楚，比如加在电阻两端的电压越高，那么流过它的电流也就越大。在对相位的影响上，最典型的场景，比如LC并联谐振电路，这里我们就不展开分析了。

在MOS管这个器件，存在着一个跨导的概念。那么跨导，本质上还是电导，表示一个器件中电压的变化对电流的影响，但是它描述的却是两个回路的相关参数之间的关系。具体在MOS中，跨导gm表示的是Vgs也就是栅极电压对Ids的影响，用公式来描述的话，就是Ids = gm*(Vgs-Vth)。

上面这个公式表示的是什么意思呢？

①只有当Vgs的电压超过Vth电压之后，Ids电流才会发生明显的变化。

②在Vgs达到平台电压之前，Ids的电流和（Vgs-Vth）这两者之间的差值呈现一个正比关系，这个正比关系的比例系数就是跨导。跨导这个概念，有点类似晶体管里面的电流放大倍数β，但是β这个参数表示的是电流和电流之间的关系，所以是放大倍数，不能称之为跨导。跨导这个特性是MOS管固有的自然属性，我们这里暂且不要去深究。

另外一个比较难以理解的过程，在平台区，Vds的电压才开始直线下降。实际上Vds下降的过程对应着夹断区不断变长的过程。

从上图可以看出来，夹断点的电压Vpinch-off始终等于Vgs – Vth，也就是不变的。随着夹断区不断变长，Vds的电压肯定是不断变小的，当D端（漏极）的电压也达到Vgs-Vth时，MOS管也就基本被完全开通了。在后续的过程中，Vd的电压会逐渐降低到0V，这个时候基本上Vgd = Vgs（忽略MOS管导通阻抗的话）。一般在实际项目中，我们还会继续抬升Vgs，进一步拓宽沟道宽度，进而减小Rds，但是这个时候Vgs的作用已经很小了。

分析清楚了两个相对比较难以理解的过程，我们下面就可以较为详细地推导出管开关损耗相关计算了。但是大家注意了，这些计算本质上还只是近似估算，某种意义上讲开关损耗是没有办法精确计算的。

这篇文章先到这里，下篇文章我们再详细计算MOS管的开关损耗。