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MOSFET幾種典型驅(qū)動(dòng)電路（一）

MOSFET數(shù)字電路

數(shù)字科技的進(jìn)步，如微處理器運(yùn)算效能不斷提升，帶給深入研發(fā)新一代MOSFET更多的動(dòng)力，這也使得MOSFET本身的操作速度越來越快，幾乎成為各種半導(dǎo)體主動(dòng)元件中快的一種。MOSFET在數(shù)字信號(hào)處理上的成功來自CMOS邏輯電路的發(fā)明，這種結(jié)構(gòu)好處是理論上不會(huì)有靜態(tài)的功率損耗，只有在邏輯門（logic gate）的切換動(dòng)作時(shí)才有電流通過。CMOS邏輯門基本的成員是CMOS反相器（inverter），而所有CMOS邏輯門的基本操作都如同反相器一樣，在邏輯轉(zhuǎn)換的瞬間同一時(shí)間內(nèi)必定只有一種晶體管（NMOS或是PMOS）處在導(dǎo)通的狀態(tài)下，另一種必定是截止?fàn)顟B(tài)，這使得從電源端到接地端不會(huì)有直接導(dǎo)通的路徑，大量節(jié)省了電流或功率的消耗，也降低了集成電路的發(fā)熱量。

MOSFET在數(shù)字電路上應(yīng)用的另外一大優(yōu)勢(shì)是對(duì)直流（DC）信號(hào)而言，MOSFET的柵極端阻抗為無限大（等效于開路），也就是理論上不會(huì)有電流從MOSFET的柵極端流向電路里的接地點(diǎn)，而是完全由電壓控制柵極的形式。這讓MOSFET和他們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手BJT相較之下更為省電，而且也更易于驅(qū)動(dòng)。在CMOS邏輯電路里，除了負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)芯片外負(fù)載（off-chip load）的驅(qū)動(dòng)器（driver）外，每一級(jí)的邏輯門都只要面對(duì)同樣是MOSFET的柵極，如此一來較不需考慮邏輯門本身的驅(qū)動(dòng)力。相較之下，BJT的邏輯電路（例如常見的TTL）就沒有這些優(yōu)勢(shì)。MOSFET的柵極輸入電阻無限大對(duì)于電路設(shè)計(jì)工程師而言亦有其他優(yōu)點(diǎn)，例如較不需考慮邏輯門輸出端的負(fù)載效應(yīng)（loading effect）。

IGBT的驅(qū)動(dòng)電路特點(diǎn)（一）

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

輸出特性與轉(zhuǎn)移特性：

IGBT的伏安特性是指以柵極電壓VGE為參變量時(shí)，集電極電流IC與集電極電壓VCE之間的關(guān)系曲線。IGBT的伏安特性與BJT的輸出特性相似，也可分為飽和區(qū)I、放大區(qū)II和擊穿區(qū)III三部分。IGBT作為開關(guān)器件穩(wěn)態(tài)時(shí)主要工作在飽和導(dǎo)通區(qū)。IGBT的轉(zhuǎn)移特性是指集電極輸出電流IC與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。它與MOSFET的轉(zhuǎn)移特性相同，當(dāng)柵極電壓VGE小于開啟電壓VGE(th)時(shí)，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT導(dǎo)通后的大部分集電極電流范圍內(nèi)，IC與VGE呈線性關(guān)系。

IGBT與MOSFET的對(duì)比：

MOSFET全稱功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。它的三個(gè)極分別是源極(S)、漏極(D)和柵極(G)。

主要優(yōu)點(diǎn)：熱穩(wěn)定性好、安全工作區(qū)大。

缺點(diǎn)：擊穿電壓低，工作電流小。

電力MOSFET一般由PWM或其他方式的控制器IC內(nèi)部驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)，為提高關(guān)斷速度，實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷以降低關(guān)斷損耗以提高系統(tǒng)效率，在許多ACDC電源、手機(jī)充電器及適配器的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中，通常采用圖1所示的驅(qū)動(dòng)電路，采用適當(dāng)?shù)拈_關(guān)開關(guān)電阻和柵極下拉PNP管。有些大功率ACDC電源有時(shí)為了提高驅(qū)動(dòng)能力，在外部采用了兩根管子組成的圖騰柱。