一、靜態(tài)特性
MOS管作為開關(guān)元件,同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)。由于MOS管是電壓控制元件,所以主要由柵源電壓uGS決定其工作狀態(tài)。
工作特性如下:
uGS開啟電壓UT:MOS管工作在截止區(qū),漏源電流iDS基本為0,輸出電壓uDS≈UDD,MOS管處于“斷開”狀態(tài),其等效電路如下圖所示。
uGS>開啟電壓UT:MOS管工作在導(dǎo)通區(qū),漏源電流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中,rDS為MOS管導(dǎo)通時的漏源電阻。輸出電壓UDS=UDD·rDS/(RD+rDS),如果rDS《RD,則uDS≈0V,MOS管處于“接通”狀態(tài),其等效電路如上圖(c)所示。
二、動態(tài)特性
MOS管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時同樣存在過渡過程,但其動態(tài)特性主要取決于與電路有關(guān)的雜散電容充、放電所需的時間,而管子本身導(dǎo)通和截止時電荷積累和消散的時間是很小的。下圖 (a)和(b)分別給出了一個NMOS管組成的電路及其動態(tài)特性示意圖。
當(dāng)輸入電壓ui由高變低,MOS管由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)時,電源UDD通過RD向雜散電容CL充電,充電時間常數(shù)τ1=RDCL.所以,輸出電壓uo要通過一定延時才由低電平變?yōu)楦唠娖?/span>;當(dāng)輸入電壓ui由低變高,MOS管由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時,雜散電容CL上的電荷通過rDS進(jìn)行放電,其放電時間常數(shù)τ2≈rDSCL.可見,輸出電壓Uo也要經(jīng)過一定延時才能轉(zhuǎn)變成低電平。但因為rDS比RD小得多,所以,由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換時間比由導(dǎo)通到截止的轉(zhuǎn)換時間要短。
由于MOS管導(dǎo)通時的漏源電阻rDS比晶體三極管的飽和電阻rCES要大得多,漏極外接電阻RD也比晶體管集電極電阻RC大,所以,MOS管的充、放電時間較長,使MOS管的開關(guān)速度比晶體三極管的開關(guān)速度低。不過,在CMOS電路中,由于充電電路和放電電路都是低阻電路,因此,其充、放電過程都比較快,從而使CMOS電路有較高的開關(guān)速度。