MOS管栅极电阻和泄放电阻的作用

MOS管栅极电阻和泄放电阻的作用

MOS管（金属氧化物半导体场效应晶体管）在现代电子电路中应用广泛，其栅极电阻和泄放电阻的设置对电路性能有着重要影响。本文将详细探讨这两个电阻的作用及其设计原则。

栅极电阻

我们知道，MOS管是电压控制器件，与双极性三极管不同的是，MOS管的导通只需要控制栅极的电压超过其开启阈值电压即可，不需要栅极电流。所以本质上，MOS管栅极上无需串联任何电阻。

对于普通的双极性三极管，它是电流控制器件。它的基极串联电阻是为了限制基极电流的大小，否则对于驱动信号源来说，三极管的基极对地之间就等效成一个二极管，会对前面驱动电路造成影响。

而MOS管，由于它的栅极相对于漏极和源极是绝缘的，所以栅极上无需串联电阻进行限流。相反，考虑到MOS管栅极存在的寄生电容，为了加快MOS管导通和截止的速度，降低MOS管在导通和截止过程中的损耗，它的栅极上的等效电阻应该越小越好。

可是很多实际MOS管电路中，在MOS管栅极上所串联的电阻几乎无处不在，似乎大家都忘记了，这个电阻存在会延长MOS导通和截止的时间，增加无谓的损耗。

那为什么有些电路上还要在MOS管的栅极前放这个电阻呢，它到底有什么作用？

首先要明确一个概念，模拟电路不是非0即1，而是一个连续变化的过程。无论是电容上的电压还是电感上的电流，都不能突变，否则将产生灾难性的后果。上跳沿和下降沿并不是越陡峭越好，因此有时在设计中甚至故意添加一些电阻让上升下降沿变得平缓以保护元器件。

下面电路中的MOS管栅极串联有电阻R3，它的漏极负载是一个电感负载，同时还包括有线路分布电感。

实验中，对R3分别取1欧姆、10欧姆、50欧姆进行仿真实验。当R3为1欧姆的时候，可以看到在输出电压Vds上有高频震荡信号。

当R3增加到10欧姆的时候，输出Vds的高频震荡信号明显被衰减了。

当R3增加到50欧姆的的时候，Vds的上升沿变得比较缓慢了。在它的栅极电压上，也明显出现因为漏极-栅极之间的米勒电容效应所引起的台阶。此时对应的MOS管的功耗就大大增加了。

在MOS管栅极上所串联的电阻需要根据具体的MOS管和电路分布杂散电感来确定，如果它的取值小了，就会引起输出振铃，如果大了就会增加MOS管的开关过渡时间，从而增加功耗。

泄放电阻

如图所示，CONTROL为控制信号，电平一般为3~12V。负载一端接电源正极，另一端接NMOS的D（漏极）。

• CONTROL电平为高时，Vgs>NMOS的Vgs导通阀值，MOS导通，负载工作。
• CONTROL电平为低时，Vgs=0，MOS关断，负载停机。

这种电路被称为NMOS的低边控制开关电路.(大意：负载一端连好VCC，通过控制负载另一端是否接地来使能负载)

其中，R1为设计时需要注意的地方：

加它的原因是因为MOS的GS极间的阻值非常高，通常为MΩ以上，并且GS间还有结电容，这就导致GS一旦充电，就很难释放掉。如果没有这个泄放电阻，在G极通入高电平，负载会工作，而将G极上的控制信号拿开（想让NMOS截至时），由于结电容的存在，GS间的电压会维持在导通阀值以上很长一段时间，负载仍会继续工作。而加了泄放电阻，会加快泄放速度，使电路功能更加合理易用。

本文原文来自cnblogs