在這篇文章中，小編將對MOS晶體管柵極電荷測量的相關內容和情況加以介紹以幫助大家增進對它的了解程度，和小編一起來閱讀以下內容吧。

一、柵極電荷

柵極電荷是設計柵極驅動電路的關鍵參數，它描述了啟動功率器件所需的電荷總量。

柵極電荷Qg是MOSFET和IGBT等開關器件的一個重要特性參數，它表示使柵極電壓從0升到特定值(如10V)所需的電荷量。這個參數的單位是庫侖(C)。柵極電荷的大小直接影響開關器件的開關損耗，因為總柵極電荷值較大時，導通MOSFET所需的電容充電時間變長，從而導致開關損耗增加。相反，較小的柵極電荷值意味著開關損耗較小，可以實現更快的開關速度。

在實際應用中，柵極電荷Qg可以通過測量柵極充電時間和相應的柵極電壓變化來計算。例如，在10V的柵極電壓下，通過測量VGS從0V到10V的充電時間可以計算出Qg值。此外，Qg值還受到柵源電壓的影響，使用更低的Vgs可以減少開關損耗。

柵極電荷Qg對開關性能的影響非常大，因為它直接關系到MOSFET導通和關閉的轉換時間，以及每次開關過程中對柵極電容充電所需的能量。為了減少開關損耗，新的技術如溝道厚底氧化已經被開發(fā)出來，旨在減少柵極電荷。因此，了解和控制柵極電荷是優(yōu)化開關器件性能和效率的關鍵因素之一。

二、柵極電荷測量原理圖解析

在柵極電荷測量方法中，將固定測試電流(Ig)引入MOS晶體管的柵極，并且測量的柵極源電壓(Vgs)與流入柵極的電荷相對應。對漏極端子施加一個固定的電壓偏置。圖1顯示了功率MOSFET的柵極電壓與柵極電荷的關系。

柵電荷(Q)由給柵極施加電流和時間(Igdt)提取得出。柵源電荷(Qgs)是所需要的電荷，如圖1所示，以達到飽和區(qū)域的開始，在那里的電壓(Vgs)幾乎是恒定的。根據JEDEC標準，平臺(或Miller)電壓(Vpl)定義為dVgs/dt最小時的柵源電壓。電壓平臺是當晶體管從OFF狀態(tài)切換到ON狀態(tài)時的區(qū)域。

完成這個開關所需的柵電荷，即將器件從平臺區(qū)開始切換到結束所需的電荷，被定義為柵漏電荷(Qgd)，稱為米勒電荷。柵電荷(Qg)是指從原點到柵源電壓(Vgs)等于指定最大值(VgsMax)的電荷。

圖1. 功率MOSFET的典型柵電壓與柵電荷

S1是線段從起點到第一個飽和電壓點的斜率。S2是線段從最后一個平臺點到指定的最大柵極電壓(VgsMax)的斜率。根據JESD24-2標準，用坡度計算Qgs和Qgd。

圖2顯示了典型的柵極和漏極波形作為時間的函數。當電流被迫進入柵極時，Vgs增加，直到達到閾值電壓。此時，漏極電流(Id)開始流動。當Cgs在t1時刻充電時，Id保持恒定，漏極電壓(Vd)減小。Vgs一直保持不變，直到它到達飽和電壓的末端。一旦 Cgd在時間t2被充電，柵極-源極電壓(Vgs)就會再次開始增加，直到它達到指定的最大柵極電壓(VgsMax)。

圖2. MOSFET的Vgs 、Vd和Id與時間關系的曲線

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