有关MOSFET中栅极阈值电压详解

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MOSFET的VGS(th)：栅极阈值电压
MOSFET的VGS(th)：栅极阈值电压是为使MOSFET导通，栅极与源极间必需的电压。也就是说，VGS如果是阈值以上的电压，则MOSFET导通。
可能有人问，这种“MOSFET导通”的状态，到底是“电流ID是多少的状态呢？”。的确，ID随VGS而变化。从VGS(th)的规格值的角度看，只要条件没有确定，就无法保证VGS(th)的值，因此在MOSFET的技术规格中规定了条件。这个表是从N-ch 600V 4A的功率MOSFET：R6004KNX的技术规格中摘录的。





蓝线框起来的是VGS(th)，条件栏中VDS=10V、ID=1mA，该条件下保证VGS(th)最小3V、最大5V（Ta=25℃）。

也就是使VGS不断上升，则MOSFET开始导通（ID流出），ID为1mA时VGS为3V以上5V以下的某个值，该值就是VGS(th)。表达的方法有很多，可以将VDS=10V、ID=1mA时定义为MOSFET的导通状态，将此时的VGS作为VGS(th)，值在3V～5V之间。

顺便提一下，不仅局限于MOSFET，相对于输入，输出和功能的导通/关断等某种状态改变的电压和电流的值称为“阈值”。

VGS(th)、ID-VGS与温度特性

首先从表示ID-VGS特性的图表中，读取这个MOSFET的VGS(th)。VDS=10V的条件是一致的。ID为1mA时的VGS为VGS(th)，因此Ta=25℃的曲线与1mA（0.001A）的线交界处的VGS约3.8V。技术规格中虽未给出代表值（Typ），但从图表中可以看出，VGS(th)的Typ值为3.8V左右。图表的值基本上可理解为Typ值。

然后是ID-VGS特性，作为VGS(th)的规格值，ID=1mA即可，但实际使用时，没有使用4A的MOSFET、ID为1mA的使用方法。例如Ta=25℃，需要1A的ID时，从这张图表中可以看出，所需的VGS为5.3V左右。


由图可知，ID-VGS的温度特性是随着温度升高，VGS恒定的话，ID呈増加趋势。以前面的Ta=25℃、ID=1A的条件为例，Ta=75℃时ID约1.5A左右，有些使用条件下需要注意。

顺序是反的，请看VGS(th)的温度特性图表。就像从ID-VGS的图表中读取到的一样，25℃时VGS(th)约3.8V。这张图中的温度是Tj，如有的记述为“pulsed”一样，是脉冲试验的数据，因此可以认为Tj≒Ta≒25℃。

温度特性可以看出VGS(th)随着温度的升高有下降趋势。这表明当温度上升时，VGS(th)变低，就是更低的VGS流过更多的ID。当然，也就是说，这与ID-VGS的温度特性一致。

另外，VGS(th)可用于推算Tj。VGS(th)的温度特性中有直线性，因此可除以系数，根据VGS(th)的变化量计算温度上升。


关键要点:


・使MOSFET导通的电压称为“栅极阈值”。
・VGS恒定的话，ID会随温度上升而増加，因此有些条件需要注意。
・可根据VGS(th)的变化，推算大致的Tj。