如何减少MOSFET关断延迟

标题说明了在信号切换应用中的一切-除了选择其他器件之外，如何减少（N沟道）MOSFET的关闭延迟？是否有与用于BJT的贝克钳类似的东西？

MOSFET栅极和驱动器如下所示：

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

主要是MOSFET本身的栅极电容。驱动程序可能会自己增加一些电容，但通常可以忽略不计。$C_G$

和 R G主要来自栅极驱动器电路。MOSFET的引线也有贡献，但程度较小。$L_G$$R_G$

在某些驱动器电路中还明确添加了 R G，以抑制 L G和 C G的谐振。如果没有这种阻尼，则振铃会导致M1栅极的电压发生瞬时偏移，远超过 V G S提供的电压。$R_G$$L_G$$C_G$$V_{GS}$，有时会超过MOSFET规定的最大值并损坏栅极。

为了尽可能快地切换时间，您希望所有这些都尽可能少。

$R_G$

^{模拟该电路}

有关更复杂的示例，请参见使用3.3V驱动mosfet桥的低端。当然，也有集成的解决方案。

$R_G$在关闭期间将上，同时仍保留许多阻尼功能。

$L_G$$R_G$。常见的布局做法是在MOSFET和驱动器下方有一个坚固的接地层，并且栅极走线应尽可能短。在需要通过通孔连接各层的地方，如果可能，请包括多个层，以最大程度地减少其有效电感。

$L_G$$R_G$

$C_G$$R_{DS(on)}$

$L_G$$R_G$$\frac{di}{dt}$$\frac{di}{dt}$

$\frac{dv}{dt}$

从国际整流器-功率MOSFET基础知识

$R_G$

$R_{DS}$$V_{GS}$$V_{GS}$

例如，对于2N7000

$R_{DS}$$R_{DS(on)}$$V_{th}$

$V_{th}$

$V_{th}$$R_{DS}$

不要尝试与Phil的答案竞争，因为这确实很好。但是，有两件事需要考虑。

您没有提到要使用哪种零件，但是如果您确实需要减少关闭延迟，则可能需要使用表面安装零件。例如，TO-220中的一部分将在封装中内置7nH的电感和高达10 Ohms的栅极电阻，这是您无能为力的。虽然表面贴装部件的电感可能更高，例如3nH电感和3 Ohms的栅极电阻，但开关速度可能要快得多。

至于更快地将电荷从栅极拉出，您可以考虑在FET的栅极处添加一个pnp下拉晶体管。像这样：

$\beta$

如果您想通过定量指南来找到应该使用的最小栅极电阻，请查看这篇文章。

您可以采取许多措施来加快MOSFET的关断速度。

1）使用阻抗较低的栅极驱动器，该驱动器能够更快地释放栅极电容。

2）如果您有一个从栅极驱动器到栅极的串联电阻，请尝试降低该电阻的值。

3）如果驱动器的栅极上有一个串联的电阻，请尝试在该串联电阻上放置一个电容器。如果驱动器具有足够低的阻抗，并且电阻器/电容器对的R / C时间常数允许电容器在通断转换之前放电，则这可以加快FET的关断速度。

4）尝试偏置FET的栅极驱动器，以便在栅极关断过渡期间和之后，栅极在源极电压以下摆动一小部分。如果源位于GND，则尝试使栅极低于GND几百毫伏。

除了迈克尔·卡拉斯（Michael Karas）所说的以外，施加不必要的栅极电压没有必要。这是面包夹对BJT所做的回旋。

因此，您发现要充分打开FET需要5V（例如），但要施加10V电压-在FET开始关断阶段之前，必须对其中的5 V进行“放电”。

使用BJT可以很容易地用二极管实现这一点的自动化，但是如果您可以精确选择需要施加的栅极电压（取决于电路板），并考虑到温度和其他因素（这可能意味着您需要一个或两个以上的伏特） ），那么您可能节省了几纳秒。