功率MOSFET的輸出電容是非常重要的一個參數，讀過功率MOSFET數據表的工程師應該注意到：輸出電容Coss會隨著外加電壓VDS的變化而變化，表現出非線性的特性，那麼為什麼會有這樣的特性？ 眾所周知，當電容二端的電壓增加時，就會形成對電容的充電電流，電容二個電極上的電荷量也會增加，因此，電容二端電壓的變化是通過二個電極上的電荷的變化來實現。 電容值的大小，和電容二個電極的面積A成正比，和二個電極的距離d成反比，和介質介電常數e成正比： 功率MOSFET的輸出電容Coss實際上是漏極D和源極S的PN結的電容，漏極D和源極S加上電壓VDS，PN結的耗盡層加寬，耗盡層、也就是空間電荷區內部的電荷數量增加，形成對PN結的充電電流，因此，這個特性表現出電容的特性，耗盡層在P區、N區內部的邊界，就相當於電容的二個電極。 圖1：功率MOSFET結構
圖2：功率MOSFET內部PN結耗盡層
功率MOSFET外加電壓VDS，輸出電容Coss的電荷數量的改變，是通過耗盡層厚度的改變來實現。 外加電壓VDS增加，耗盡層厚度也相應的增加。 在一定的外加偏置電壓下，如果偏置電壓發生非常小的變化，耗盡層厚度基本可以認為保持不變，耗盡層電荷的變化量與電壓的變化量成正比，那麼，在此外加偏置電壓下，輸出電容Coss為： 外加電壓VDS比較小時，耗盡層的厚度也比較小，P區、N區初始的摻雜濃度相對比較高，自由導電的電子和空穴濃度比較高，因此，即使外加電壓VDS發生很小的變化dV，空間電荷區也會產生非常大的電荷變化dQ，由公式2可以得到，偏置電壓VDS 比較小時，輸出電容Coss電容值非常大。
圖3：不同VDS電壓的PN結耗盡層 外加電壓VDS增加到一定值，耗盡層厚度也增加到一定值，P區、N區的自由導電的電子和空穴濃度被大量消耗，濃度非常低，相對於低偏置電壓VDS，為了得到同樣的空間電荷區電荷變化值dQ，就需要更大的外加電壓VDS的變化值dV1。 由公式2可以得到，同樣的dQ，dV1>dV，因此，當偏置電壓VDS大時，Coss電容值就會變小。 同時，偏置電壓VDS大時，耗盡層的厚度增大，相當於Coss電容的二個電極的距離增加，因此，會導致Coss電容值進一步的降低。
圖4：AOT10N60的電容特性
綜上所述：功率MOSFET的輸出電容Coss會隨著外加電壓VDS的增加而降低，從而表現出非線性的特性; 同樣，Crss電容具有相同的特性。 |
