為什么 MOS 管柵極前要加一個(gè) 100Ω 電阻？

在電子電路的世界里，MOS 管是一位舉足輕重的器件。MOS 管，全稱金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是一種電壓型控制器件。一般情況下，MOS 管的導(dǎo)通，只需要控制柵極的電壓超過(guò)其開(kāi)啟閾值電壓即可，并不需要柵極電流。既然如此，為什么我們經(jīng)常會(huì)看到在 MOSFET 的電路中，柵極前串聯(lián)著一個(gè) 100Ω 的電阻呢？

先來(lái)看一張常見(jiàn)的 MOS 管驅(qū)動(dòng)電路圖。

在這個(gè)電路中，電源為 MOS 管提供工作電壓，柵極電阻就串聯(lián)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)與 MOS 管的柵極之間。

從開(kāi)關(guān)特性的角度來(lái)講，在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，MOS 管在開(kāi)啟和關(guān)閉的瞬間，會(huì)產(chǎn)生一些特殊的情況。MOS 管的驅(qū)動(dòng)電路中存在分布電感，這些電感與 MOS 管自身的寄生電容會(huì)形成諧振電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)變化時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的高頻諧波分量產(chǎn)生諧振，進(jìn)而引起功率管輸出電壓的波動(dòng)，也就是震蕩波形。如果震蕩過(guò)大，不僅會(huì)增加 MOS 管的開(kāi)關(guān)損耗，還可能會(huì)引起 MOS 管被擊穿，影響整個(gè)電路的穩(wěn)定性和可靠性。

而串聯(lián)的 100Ω 電阻此時(shí)就發(fā)揮了關(guān)鍵作用。它可以增大 MOS 管驅(qū)動(dòng)回路中的損耗，穩(wěn)定電路。

那為什么電阻值選擇 100Ω 呢？這其實(shí)是一種綜合權(quán)衡的結(jié)果。再看另外一張電路圖

如果柵極電阻過(guò)小，雖然柵極電壓能快速達(dá)到閾值電壓，加速 MOS管開(kāi)啟，但可能引發(fā)高頻震蕩，增加電磁干擾和功耗；如果電阻過(guò)大，會(huì)減慢柵極電壓變化速率，降低開(kāi)關(guān)速度，增加開(kāi)關(guān)損耗。100Ω 的電阻通常能在保證一定開(kāi)關(guān)速度的同時(shí)，有效抑制高頻震蕩，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)速度與穩(wěn)定性、功耗的良好平衡。

此外，MOS 管在實(shí)際工作時(shí)，雖然是電壓控制，但在柵極電容充電等過(guò)程中還是會(huì)產(chǎn)生電流。100Ω 電阻可以限制柵極電流大小，減小柵極電容對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載，保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路不受過(guò)大電流的沖擊。

綜上所述，在 MOS 管柵極前串聯(lián)一個(gè) 100Ω 的電阻，看似簡(jiǎn)單，背后卻蘊(yùn)含著保障電路穩(wěn)定、平衡性能等諸多重要意義。