由于MOSFET的寄生电容的存在，所以MOSFET作为一个开关管并不理想的。在工作的时候，其打开的过程不是一帆风顺。为 了能够观察到一些瞬态现象，我们用Saber软件搭建了一个仿真电路，如图所示。

将驱动信号设置为一个接近理想的脉冲信号，如图所示。

在仿真软件中，我们把这个脉冲信号源设置为高电平8V，上升时间0.1ms，下降时间0.1ms，为了便于观察，把脉冲宽度设置为3ms，周期为 20ms。从时域上可以看到，基本是一个理想的方波 形状。为了加大MOSFET寄生电容对打开过程的影响，我们在理想 的 MOSFET 模型的三个极之间增加了三个电容。我们选择比较大的电容值，以便在波形上更明显地体现出其特性。特别是CGD的 选值比较大，这样VGS的特性从时域上观察更加明显，就是上升的 过程中有个台阶，如图所示。

在MOSFET打开过程中，涉及到的几个变量，我们定义如下：

Vth——MOSFET的GS极之间开启阈值电压，这个阈值电压（Gate-source threshold voltage），完整的标记为VGS(th)，是MOSFET的重要参数之一，一般简单标记为Vth，定义为可以在源极和漏极之间形成导电沟道的最小栅极偏压。在描述不同的器件时具有不同的参数。

VGP——米勒台阶电压是指在MOSFET开关过程中，栅极电压在一定时间内保持稳定的电压值。在这个时间段内，栅极电压不随着栅极电流的变化而变化。

VDD——MOSFET关断时，D和S之间施加的电压。

MOSFET从关闭到完全导通可以分为下面几个阶段。

（1）第一阶段（t1）：在 VGS还没到来之前的阶段，此时 MOSFET 完全没有打开，电路本质就是一个RC充放电电路，如图所示。

这个阶段ID（D级电流）还等于0，也就是说MOSFET一点也没打开，处于截止状态。VGS的上升曲 线就是一个RC充放电的上升曲线。（2）第二阶段（t2）：MOSFET开始“松动”了，也就是ID开始增加，大于0。ID开始按照一个压控电流源的形式和一定的斜率线性增加。第二阶段VGS正常上升，ID的增加对它没有大的影响。ID的增加由MOSFET 的一个放大区的特性决定，就是这个压控电流源的跨导。MOSFET 在这个阶段有漏极电流 开始流过，VDS仍然保持VDD。

此上升斜坡持续直至第二阶段的结束时刻，电流 ID 达到饱和或达到负载最大电流。

故VGS会一直上升达到米勒平台电压VGP，此时已经是第二阶段结束时刻，之后就会进入第三阶段。在MOSFET选定的情况下，具体米勒平台电压值VGP跟ID的值相关。

在此期间漏 极-源极之间依然承受近乎全部电压VDD。第二阶段示意图和波形图所示。

（3）第三阶段（t3）：MOSFET工作于饱和 区，VGS被限制于固定值（MOSFET的传输特性）。故在此期间CGS不再消耗电荷，驱动电流转而流向CGD并给其充电。VDS由高压几乎变成0，这个 过程CGD的两端极性反转，所以IG给CGD充电所需要的电荷比较大。在此区间由于VDS变化很大，虽然 相对于CGS而言CGD很小，但IG在Crss上消耗的电荷却是一个不可忽略的数量。随着VDS下降，MOSFET逐渐进入于可变电阻区。开关控制的电压越大，则VDS的电压越大，第二阶段至第三阶段的时间（Va平 台持续时间）越长。第三阶段的波形图如图所示。

4）第四阶段（t4）：在 IG 的继续充电下，VGS 又进入线性上升阶段。这时候漏极电压下降至 VDS =ID *RDS(on)，此时MOSFET的工作状态进入了电阻区，栅极电压不再受漏极电流影响自由上升。VGS平台 的结束及第二次上升斜坡的开始表明器件在此时已完全开通。第四阶段时栅极电压等于驱动电路提 供的电压。第四阶段的波形图如图所示。

MOSFET的数据手册（datasheet）中常见的电容参数包括输入电容（Ciss）、输出电容（Coss）和反向传输电容（Crss）。这些参数与MOSFET的Cgd，Cds和Cgs电容有关，但没有直接列出Cgd和Cgs的值。

Ciss（输入电容）：

输入电容是从栅极到源极的总电容（我们一般通过控制GS之间的电压VGS作为输入，所以对于这个输入电压来说的电容，交流模型我们记为Vgs），包含了栅-源电容（Cgs）和栅-漏电容（Cgd）的一部分，定义为：

Ciss=Cgs+Cgd

· Coss（输出电容）：

输出电容是从漏极到源极的总电容，包含了漏-源电容（Cds）和栅-漏电容（Cgd）的一部分，定义为：

Coss=Cds+Cgd

· Crss（反向传输电容，也被称作米勒电容，这个电容影响米勒平台的时间）：反向传输电容是从栅极到漏极的电容，定义为：

Crss=Cgd

实际上，对一个功率MOSFET而言，这个频率是难以达到的，因为存在寄生电容。寄生电容导致 一个决定有限频率的时间常数，即

RGext 是指在外部电路中与MOSFET栅极串联的电阻，是由设计者在驱动电路中添加的电阻。

RGint 是指MOSFET内部的栅极电阻。它包括了MOSFET结构中的寄生电阻，例如半导体材料的电阻、接触电阻等。

因为在实际应用中总是存在感性负载，所以现在讨论在感性负载条件下的开关特性。图2.36为 感性负载下MOSFET的导通波形图。导通状态的特性参数如下。

要估算MOSFET打开的三个时段（开通延时时间td、上升时间tri 和tfv），需要详细了解MOSFET的栅极驱动和开关行为。以下是每个时段的定义和估算方法：

定义：从施加栅极驱动信号到漏极电流开始显著上升的时间。这段时间内，栅极电压从0V上升到阈值电压Vth。

估算方法：

定义：从漏极电流开始上升到达到稳定状态（通常为最大电流的90%）的时间。这段时间栅极电压从阈值电压Vth上升到接近驱动电压。

定义：漏源电压下降的时间，当续流二极管开始承受电压时，MOSFET上的电压下降，米勒电容（Cgd）开始充电。

综合上述时间，可以得到MOSFET打开的总时间：

这些公式只是近似估算，实际情况中可能会受到寄生参数、电路布线、电感等其他因素影响，因此实际测量数据和仿真是精确估算的必要手段。

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