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电气工程中漏源电压Vds的平台电压是什么?

在MOSFET(金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管)中,漏源电压 VDS 的平台电压是其输出特性曲线中的一个关键概念。

定义

在MOSFET的输出特性曲线里,当器件工作于饱和区时,漏源电流ID对漏源电压VDS​的变化不太敏感,此时漏源电压存在一段相对稳定的区间,这个相对稳定的电压值就被叫做漏源电压VDS​的平台电压。

形成原理

  • MOSFET由栅极(G)、源极(S)和漏极(D)构成。当在栅源之间施加电压 VGS​ 且该电压大于开启电压 VTH​ 时,会在栅极下方的半导体表面形成导电沟道。
  • 随着漏源电压 VDS​ 逐渐增加,起初漏源电流 ID​ 会随之线性增大,此时MOSFET工作在可变电阻区。
  • 当 VDS​ 增大到一定程度,靠近漏极一侧的沟道开始出现夹断,之后继续增加 VDS​,夹断区会向源极方向延伸,而沟道中电场强度的增加会基本抵消沟道电阻的增加,导致 ID​ 不再随 VDS​ 明显变化,进入饱和区,这时便出现了平台电压。

重要意义

  • 电路设计参考:平台电压是MOSFET的关键参数之一,电路设计人员可依据平台电压来选定合适的MOSFET器件,以确保电路在规定的电压和电流条件下稳定运行。例如在开关电源电路中,需要根据电源的输出电压和负载电流来选择具有合适平台电压的MOSFET,这样能保证MOSFET在饱和区工作时,既可以实现高效的电能转换,又能避免因电压过高损坏器件。
  • 性能评估指标:平台电压的大小和稳定性反映了MOSFET的性能。较小的平台电压意味着在相同的漏源电流下,MOSFET的功率损耗更小,效率更高。所以在评估MOSFET的性能时,平台电压是一个重要的考量指标。

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