為什么要將電阻與FET的柵極串聯(lián)?
在查看將分立FET用作開關(guān)的電路圖時(shí)你會發(fā)現(xiàn),一些電阻會以串聯(lián)方式接入FET的柵極和驅(qū)動它的元件之間。以下述電路圖為例。

使用R1的原因請參見FET為何無法斷開?一帖,但R2呢?
R2本質(zhì)上是為了限制電流峰值涌入隱形柵源電容(如FET為何無法斷開?中所述),該電阻將根據(jù)源電壓和基于歐姆定律選擇的電阻值來設(shè)置最大電流。
為什么設(shè)計(jì)人員要這樣做?一個(gè)原因是,設(shè)計(jì)人員可能希望增加FET的導(dǎo)通及后續(xù)所切換負(fù)載的“域度”。通過減緩流向隱形電容的電流速度,F(xiàn)ET可以減慢從關(guān)切換到開的速度,而這在快速導(dǎo)通時(shí)是非常理想的。另一個(gè)原因是,柵極電壓的來源可能會因FET的柵極所要求的電流涌入而產(chǎn)生暫時(shí)過載,因而需要一個(gè)限流電阻來防止可能由此引起的來源問題。有時(shí)甚至快速切換柵極驅(qū)動(例如用于切換電源電路)中也會使用小型串聯(lián)電阻來略微減慢切換速度,以便改善EMI從而通過認(rèn)證(例如FCC)。
將電阻與FET(場效應(yīng)晶體管)柵極串聯(lián)有以下幾個(gè)主要原因:
1、保護(hù)柵極:
防止靜電放電(ESD):柵極是非常脆弱的,容易受到靜電放電的損壞。通過在柵極上串聯(lián)一個(gè)電阻,可以限制電流,從而保護(hù)柵極免受靜電損傷。
防止過壓:在電路中可能會有電壓尖峰或噪聲,串聯(lián)電阻可以限制這些瞬態(tài)電壓對柵極的影響,防止柵極過壓。
2、降低噪聲和振蕩:
抑制高頻噪聲:電阻可以過濾掉一些高頻噪聲,防止這些噪聲影響到柵極信號的穩(wěn)定性。
防止振蕩:在某些情況下,柵極驅(qū)動信號可能會引起振蕩,串聯(lián)電阻可以增加阻尼,減少振蕩的可能性。
3、控制信號上升和下降時(shí)間:
調(diào)節(jié)開關(guān)速度:通過選擇合適的電阻值,可以控制柵極信號的上升和下降時(shí)間,從而調(diào)節(jié)FET的開關(guān)速度。這對于某些應(yīng)用(如開關(guān)電源)是非常重要的,可以避免過高的di/dt和dv/dt,減少電磁干擾(EMI)。
4、阻抗匹配:
改善信號完整性:在長走線或高速電路中,串聯(lián)電阻可以幫助匹配傳輸線的阻抗,減少信號反射,提高信號完整性。
5、限流保護(hù):
限制柵極電流:在某些情況下,柵極驅(qū)動電路可能會提供過大的電流,串聯(lián)電阻可以限制柵極電流,保護(hù)驅(qū)動電路和FET。
6、簡化驅(qū)動電路設(shè)計(jì):
降低驅(qū)動電路復(fù)雜度:通過串聯(lián)電阻,可以簡化驅(qū)動電路的設(shè)計(jì),不需要復(fù)雜的驅(qū)動電路來精確控制柵極電流。
實(shí)際應(yīng)用中的考慮
在實(shí)際應(yīng)用中,選擇柵極電阻的值需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和FET的特性來確定。通常需要考慮以下因素:
FET的輸入電容
驅(qū)動電路的輸出能力
信號的上升和下降時(shí)間要求
電路的噪聲環(huán)境和EMI要求
總之,將電阻與FET柵極串聯(lián)是一種常見的設(shè)計(jì)實(shí)踐,用于保護(hù)FET、提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。
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