Rdson对应MOS管的哪个工作区？

前面花了8篇聊三极管，现在我们开始聊MOS管。关于MOS管的文章，例如MOS管的参数解析等，网上很多，这里就不写了，我们还是针对具体问题具体分析。在问题求证过程中，查漏补缺。

   

一道问题

   

   

C应该最先排除，我想这个应该没有疑问，关键点就在于是选A还是选B。

   

只有Vgs时

   

   

要想弄清楚这个问题，我们需要先搞清楚MOS管内部的工作机理。下图是N沟道增强型的MOS管内部构造，具体我就不展开介绍了。

当d-s短路（暂时不加入电压），只在g-s两端加入电压Vgs。当Vgs增大到一定值（Vth），此时栅极附近的P型衬底中的空穴被向下排斥，衬底中的少子（电子）被向上吸引，进而形成反型层，产生N型导电沟道。

在这个过程中，Vgs加大，导电沟道宽度增加；Vgs减小，沟道宽度就减小。由此可见，g-s间的电压Vgs对导电沟通到宽度有控制作用。而这个导电沟道就表现为一个电阻特性：Vgs变化，电阻变化；Vgs不变，电阻不变。如果此时在d-s稍微加一点电压Vds，则会有Id出现。

   

Vgs和Vds同时存在时

   

   

在Vgs>Vth且保持不变的条件下，如下图所示，在d-s间增加一个小的Vds电压。

Vds的存在，使得Vgd存在电压。Vgd=Vgs+Vsd=Vgs-Vds>=Vth，即Vds<=Vgs-Vth时，导电沟道会一直存在，但由于Vgs和Vgd不相等，准确地说是Vgs>Vgd，沟道两端会形成电位梯度进而导致沟道宽度不均匀，靠近源极的一侧宽度大，靠近漏极一侧宽度小，呈梯形结构。

如果Vds继续增大，使得Vgd=Vgs-Vds进一步减小，当Vgd=Vth，即Vds=Vgs-Vth，如下图所示，即进入预夹断状态。在此之前，MOS管是处于可变电阻区。

在可变电阻区内，Vds很小时，Vds增大，Id也增大，它们是呈比例增加，这个比例关系就是电阻Rds。而这个Rds只受Vgs控制。

如果Vds继续增大，使得Vgd=Vgs-Vds进一步减小，当Vgd<Vth，即Vds=Vgs-Vth，如下图所示，即进入恒流状态，饱和区。注意此时沟道并没有被真的夹断，只是夹断缝隙变长，依然有电流Id存在。Vds增加的部分主要用于克服沟道的电阻，Id几乎不变，Id几乎仅仅取决于Vgs。

   

从沟道状态解析

   

   

解释完Vgs和Vds分别对MOS管的作用，以及从可变电阻区到恒流区的过程，再回到文章开头的问题：Rdson电阻对应是MOS管的哪个区？

前面在解释Rsdon时，提到MOS管导通，因此此时应该选择导电沟通畅通的情况，因此应是处于可变电阻区。

   

从阻抗量级解析

   

   

如果只是单纯从导电沟通的状态上解析，还不够充分。那么咱们再从Rdson阻抗量级来做具体分析。

以Nexperia的PMPB14R8XN为例，具体看一下MOS管的Id和Vds的输出特性曲线，如上图所示，注意X轴是电压Vds，Y轴是电流Id。

（1）处于可变电阻区，曲线斜率k非常大，取倒数，就是电阻Rds非常小；

（2）处于恒流区，曲线斜率k非常小，取倒数，就是电阻Rds非常大。

在恒流区，Rds很大，也很容易理解，因为导电沟道已经部分夹断，夹断缝隙很长，必然造成阻抗变大。相反，在变阻区，导电沟通畅通，Rds自然很小。

所以，通常我们看到MOS管的Rdson在mΩ级别，如下图所示，PMPB14R8XN的Rdson=18.4mΩ，这必然是可变电阻区的导通电阻。

   

从BJT-MOS对应关系解析

   

   

其实回答这个问题，有一个更取巧的方法。我们都知道三极管有三个区，MOS也有三个区。只要你知道它们的对应关系，直接按照三极管的状态去做选择即可。对应关系如下表所示：

本文问题中需要的是MOS管导通，对应三极管处于导通。三极管导通，即处于饱和区；对应到MOS管上即为可变电阻区。

   

总  结

   

   

④从沟道状态、阻抗量级、对应关系等三种维度解析Rdson电阻对应的工作区。

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