【硬件】深入浅出讲解MOS管的栅极电阻

我们是否需要 MOSFET的栅极电阻?它应该是什么作用?它应该在下拉电阻之前还是之后?如果你有点不耐烦,只想得到答案,这里是:MOS管也可以没有栅极电阻的情况下工作,但添加一个栅极电阻可以防止一些潜在的问题。一般为1000 Ω就可以。请参阅下面的电路图,用于连接 MOSFET 栅极电阻器(下拉电阻器是可选的):

为什么需要栅极电阻?

在晶体管的工作原理中,我们知道MOSFET的栅极到源极,其实相当于有一个电容器。

电容器的工作原理如下:

  • 当电容器充电时,电流流过它。开始时很多,然后越来越少。
  • 当电容器充满电时,没有电流流过它。

当 MOSFET 导通时,其栅源电容已充满电。因此,没有电流流过栅极。但是,当MOSFET导通时,您将有一个电流为这个栅源电容充电。因此,在一秒钟内,可能会有很大电流流动。

为了确保这个短脉冲电流对于我们的单片机(或连接的任何器件)来说不会太高,您需要在输出引脚和MOSFET晶体管的栅极之间添加一个串联的电阻器。如下图所示。

怎么选择电阻值?

电路中比较常用的电阻值是:1000 Ω,但是这取决于我们的电路。我们可以使用电流的欧姆定律计算从电阻器流过的最大电流:

例如,在输出引脚上有5V 单片机的情况下,1000 Ω为您提供的最大电流为5 mA(STM32引脚最大可以承受的电流高达20 mA):

如果要快速打开和关闭输出,请记住,您使用的电阻越高,MOSFET打开/关闭的速度就越慢。

MOSFET 栅极电阻器放置

在很常见的电路中,其实我们的栅极电阻是与下拉电阻配合使用的,此处我们需要注意,如果将栅极电阻放置在下拉电阻的左侧,您将获得一个分压器电路,该电路将降低栅极的电压:

如果我们选择的栅极电阻至少比下拉电阻小100倍,那么电压的降低是如此之小,以至于无关紧要。但是,如果它们的值更接近一点,则由于下拉电阻与栅极电阻分压的原因,导致栅极上的电压将低于引脚电压。

解决方案是什么?在两者之间切换位置,以便下拉电阻直接连接到输出引脚:

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  • 橙魂 2022-08-05 00:26
    咦,开关使用的时候,为了不影响开关速度,特别是前面是驱动芯片时,一般都是几十欧姆至一百多欧姆吧?
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