MOS管在开关状态工作时Q1、Q2是轮流导通,MOS管栅极是在反复充电、放电的状态,如果在此时关闭电源,MOS管的栅极就有两种状态,可能会引发电荷积累问题。
一个状态是放电状态,栅极等效电容没有电荷存储,一个状态是充电状态,栅极等效电容正好处于电荷充满状态,图1所示。
由于Q1和Q2在电源关闭后均处于断开状态,栅极电荷无法通过电路释放,导致栅极电场仍然存在。当电源再次开启时,激励信号尚未建立,而MOS管的漏极电源(VDS)会随机提供电压。如果栅极电场仍然存在,导电沟道会即刻形成,导致MOS管产生不受控的巨大漏极电流(ID),可能烧坏MOS管。
那么怎么避免MOS管损坏呢?
我们可以在MOS管的栅极对源极并接一只泄放电阻R1,如图2所示,关机后栅极存储的电荷通过R1迅速释放,此电阻的阻值不可太大(一般在5KΩ~数10KΩ左右),以保证电荷的迅速释放。
除了解决栅极电荷积累问题外,MOS管在开关应用中还可能因容性输入特性导致开关动作滞后。那么就可以引入灌流电路,通过优化栅极电荷的充放电过程,减少MOS管开关动作的延迟。
还要注意,灌流电路主要用于MOS管作为开关管的场景。当MOS管用于其他用途(如线性放大)时,由于其工作特性不同,通常无需设置灌流电路。