Rdson和Vgs、Vds有怎樣的關(guān)系？

在上一篇文章中我們聊了“Rdson對應(yīng)MOS管的哪個工作區(qū)？”這個問題，并得出Rdson對應(yīng)的是可變電阻區(qū)的結(jié)論。在討論的過程中，提到了Vgs對MOS管導(dǎo)電溝道寬度的控制作用，這里又萌生另外一個問題。

一道問題

照例，先拋出來一道問題：Rdson和Vgs、Vds有怎樣的關(guān)系？如果Vgs增大，Rdson如何變化？如果Vds增加，Rdson又如何變化？這道題，在面試或筆試中大概率不會涉及。但是為了進(jìn)一步夯實硬件技術(shù)基礎(chǔ)，有必要去研究下。

可變電阻區(qū)

在《Rdson對應(yīng)MOS管的哪個工作區(qū)？》文章中，我們花大量篇幅講解Rdson是對應(yīng)MOS管的可變電阻區(qū)?？勺冸娮鑵^(qū)是什么情形？如下圖所示：

首先是Vgs>Vth，將襯底中的空穴被向下排斥，襯底中的少子（電子）被向上吸引，形成反型層，產(chǎn)生N型導(dǎo)電溝道。接著是Vds<=Vgs-Vth，由于Vds的存在，溝道會變成梯度，兩端的寬度不均勻。滿足這兩個條件，MOS管才處于可變電阻區(qū)。

這上面的過程描述的有些簡單粗暴，如果要考慮“Rdson和Vgs的關(guān)系”，這還不夠，需要把上述過程做進(jìn)一步細(xì)化。

Vds比較小的時候

當(dāng)外部施加的Vds還比較小時，比如處于mV級別，此時的Vds電壓會在溝道內(nèi)產(chǎn)生電流id。該電流由溝道內(nèi)的自由電子構(gòu)成，id的大小就取決于溝道內(nèi)自由電子的密度，而此時，電子密度是取決于Vgs的大小。

Vgs超過Vth的部分越多，導(dǎo)電溝道內(nèi)被吸引的自由電子越多，此時可形象地理解為溝道內(nèi)的載流子就越多，溝道寬度就越大。此時Rdson和(Vgs-Vth)呈反比，電流id和(Vgs-Vth)呈正比。

如果從導(dǎo)電溝道的形狀來判斷，此時由于Vds較小，溝道還處于矩形或近似矩形，未發(fā)生明顯的形變。

如果從id-Vds的輸出特性曲線來判斷，此時曲線的斜率（電導(dǎo)，電阻的倒數(shù)）只取決于Vgs-Vth。而我們在討論可變電阻區(qū)時，第一個前置條件就是Vgs>Vth且保持某數(shù)值不變，所以此時，輸出特性曲線的斜率是不變的，Rdson也是不變的。

以Nexperia的PMX100UNE為例，具體看一下MOS管的Id和Vds的輸出特性曲線，在Vds較小時，輸出特性曲線近似為一條直線，斜率不變，電導(dǎo)不變，及電阻Rdson不變。此時的Rdson不會隨Vds變化，只隨Vgs變化。Vgs不變，Rdson不變；Vgs增大，Rdson減小。

Vds增大到不能忽略時

審核編輯：湯梓紅