了解蚊虫能力:高速切换的计算

了解MOSFETs的电容对于设计需要高速切换的电路至关重要. 精确计算有助于优化性能,减少功率损失. 本条概述了与MOSFET电容有关的关键概念和计算方法.

MOSFET 能力类型

MOSFET有三种主要电容: 闸对源(C_gs],闸对排(C_gd]),和排水对源(C_ds). 这些电容影响转换速度和功耗. C_gs和C_gd是动态的,随电压变化,而C_ds多为寄生体.

计算门电容

闸对源电容(C_gs),可以使用闸口氧化物电容(C_ox)和闸口区(A)进行估计: 闸口电容(C_{),每单元面积为1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2}

C_gs] ⁇ C_x×A]]]]

如果C_x计算为:

C_x=_x/t_x]]]]]]]]]]]_{]]]]]][FLT]]]]}]_]]][FLT.

对切换速度的影响

电容会影响MOSFETs的切换时间。时间常数(\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

\]\\]R → C]

R是电路中的阻力。电容降低会导致更快的切换,这对高速应用至关重要。

实际计算示例

由于一个MOSFET的门氧化物厚度为2nm,氧化物二电常数(X_x)为3.9×8.85×10^]-12F/m,门的面积为10μm×10μm,因此,门电容计算如下:

C_{] ox} =(3.9×8.85×10 ^]-12 ) / (2×10 ^]-9 ) = 1.72×10 ^-3 F/m ² ]]

A=10微米×10微米=1×10^]-10]米²]

_gs ] = 1.72×10 ^]-3 ]] = 1 = 10 ^{] = = 1.72×10 = 13 F}