大家好,我是硬件微講堂。這是我的第50篇原創(chuàng)文章。為避免錯(cuò)過干貨內(nèi)容,一定記得點(diǎn)贊、收藏、分享喲。加微信hardware_lecture進(jìn)群溝通交流。
上篇文章中,關(guān)于米勒效應(yīng)仿真時(shí),在米勒平臺期間漏極電流Id持續(xù)上升的問題,目前還沒有找到合理的解釋(或者哪里出了問題)。已經(jīng)把問題信號釋放出去,也請教了業(yè)內(nèi)的朋友?,F(xiàn)在是2023/2/26 23:12,我們暫且“讓子彈飛一會兒”,稍后再看效果。我們今天聊一位同學(xué)在群里問的問題,我覺得有意思,拿出來和大家分享下。
1、一道問題
如上圖所示,小明問:該電路,在A-B點(diǎn)間測量電阻,阻值應(yīng)該是多少?
具體電路如上圖所示,你覺得應(yīng)該是都是?最好能說出你的理由。
2、第一回合:眾說紛紜
起初,小明拋出問題后,群里討論的很熱鬧,眾說紛紜。有說一兩百的,有說幾百的,也有說510+Rdson,當(dāng)然也有質(zhì)疑通電不應(yīng)該測電阻的……
當(dāng)然,我也給出了“自以為的正確”答案:
①首先,明確題目所給條件不夠充分,沒有明確該MOS管的Vth。不確定柵極分壓后的2.5V,是否大于開啟電壓Vth;
②其次,按照常規(guī)應(yīng)用的思路,漏極不應(yīng)該懸空,應(yīng)該接有電壓。這個(gè)電壓會影響MOS管所處的工作區(qū)。
其實(shí),按常理說我提的第二條也沒毛病。漏極電壓確實(shí)會影響MOS管的工作狀態(tài)。不清楚的同學(xué)可以翻看上一篇文章《關(guān)于MOS管的米勒效應(yīng)的疑問--求實(shí)錘》中的“MOS管3種工作狀態(tài)”小節(jié)。
但是,注意題目設(shè)定就是這樣。人家就是要漏極懸空,就是這么任性!
3、第二回合:意見聚攏
通過第一回合的討論,小明同學(xué)覺得有必要釋放一些關(guān)鍵信息。如下圖,給出MOS管的Vth參數(shù)典型值為1.2V,即柵極2.5V的分壓是足夠的。
在排除了Vgs<Vth的可能后,大家一直把爭議的聚集點(diǎn)聚焦在漏極電壓上:認(rèn)為漏極需要加電壓,會影響MOS的工作區(qū)。這點(diǎn)和我的思路類似。
這就像我們的生活,沒有那么多的應(yīng)該和不應(yīng)該,沒有那么多的如果和假如,有的只是現(xiàn)實(shí)。我們所能做的就是接受現(xiàn)實(shí),并努力去改變,去提升!
這道題的題目設(shè)定就是懸空,那就需要按照懸空來考慮。而不是說,應(yīng)該給漏極加電源。這里,我和其他同學(xué)一樣,進(jìn)入了誤區(qū),而且還不自知!
4、第三回合:揭曉謎底
小明見我們討論的方向要跑偏,把這個(gè)問題換一種問法:漏極(A端)不加電壓,MOS管導(dǎo)通不了?
自以為正確的我,此刻還在反問。小明此時(shí)給出了答案,A端懸空,MOS管可以導(dǎo)通。
此刻,我恍然大悟!這不就是在《Rdson對應(yīng)MOS管的哪個(gè)工作區(qū)?》(點(diǎn)擊文章標(biāo)題可直接訪問)文章中討論的拋開漏源電壓Vds,研究柵源電壓Vgs對導(dǎo)電溝道寬度的控制作用么?
在這個(gè)過程中,在Vgs驅(qū)動下,反型層已形成,導(dǎo)電溝道已存在。Vgs加大,導(dǎo)電溝道寬度增加;Vgs減小,溝道寬度就減小。柵源電壓Vgs對導(dǎo)電溝通到寬度有控制作用。而這個(gè)導(dǎo)電溝道就表現(xiàn)為一個(gè)電阻特性:Vgs變化,電阻變化;Vgs不變,電阻不變。
所以,這道題的正確答案應(yīng)該是510+Rdson(Ω)。
5、仿真數(shù)據(jù)
上面的討論,如果你覺得到此就結(jié)束,那你可能不太了解硬件微講堂的調(diào)性,咱們給出的結(jié)論必須要有數(shù)據(jù)支撐,所以仿真走一波!
如上圖,先搭建個(gè)電路。R3(510Ω)左側(cè)懸空,柵極由一個(gè)5V的電壓源做(10k/10k)分壓。A-B兩端掛一個(gè)歐姆表ZM1。
仿真電路搭建好后,開始仿真。在“T&M”--選擇“萬用表”--選擇“Ohm”檔,在Input會自動跳出來ZM1+和ZM1-??墒牵Y(jié)果怎么是“600.61kohm”?
哪里出問題了?
經(jīng)過分析,原來是我選擇的MOS管的Vth超過了2.5V。經(jīng)過一番搜索,在器件庫里沒有找到Vth低于2.5V的MOS管,于是就把柵極掛的電壓從5V調(diào)整為8V。
再次進(jìn)行仿真,歐姆表讀數(shù)為510.28Ohm,符合理論分析。
7、總 結(jié)
先聊到這里,梳理下今天討論的內(nèi)容:
今天主要是針對小明提出的關(guān)于MOS管實(shí)際電路應(yīng)用問題進(jìn)行了討論,梳理了前后討論過程,并進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。所涉及的知識點(diǎn)難度不高,但卻具有一定的隱蔽性。
總的來說,這是一個(gè)不錯(cuò)的問題。也歡迎小張、小李、小王以及屏幕前的你……能多提類似的問題,相互交流,共同進(jìn)步。
怎么樣?一個(gè)簡短的問題,給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里,能否晉升到陸地神仙境,一劍開天門,就看你的造化了!
關(guān)注“硬件微講堂”,硬件路上不慌張!