与开通过程类似,MOSFET开关的闭合过程可以视作开通的逆过程,也可以分为 412个阶段 ,如图 2-7所示 。
论述如下: 1 与开通过程类似,MOSFET 关断的第一个时段被称作“关断延 。

32、迟(turn-off delay)”时间 。
该时段主要是输入电容C (包括C 和C )放电的过程,漏源导电沟ISS GS GD道略有减弱,I 稍微减小,V 略微增大 。
D DS2 经过第一时段的放电,V 开始进入“密勒高原”区,保持不变 。
栅极的放电GS电流完全由漏级电源对C 正向充电引起 。
GD3 在第三时段,C 上的电荷重新开始释放,MOSFET 逐渐从三极管区过渡到饱GS和区,漏源之间阻抗不断增大,I 迅速下降,V 上升 。
D DS4 在第四时段,C 上的电荷继续释放,导电沟道已经难以维持,I 和V 都逐GS G GS渐减小到 0,MOSFET完全关断 。
结合以上分析可知,驱动电路输出脉冲的 。

33、上升时间t 决定于 MOSFET 开通过程 4r个阶段的总时间,下降时间t 决定于闭合过程中 4个阶段的总时间 。
MOSFET 的开通和f闭合本质上是对各个寄生电容进行充电或放电的过程,要获得t 和t 均小于10ns的高速r f脉冲,要求 MOSFET和前级驱动源满足以下几个条件: MOSFET的寄生电容要尽量小;
12 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 MOSFET前级驱动电路要有足够小的输出阻抗,并能扇出和沉入足够大的电流 。
图 2-7 共源接法的 MOSFET开关电路详细闭合过程 栅源电压V 的变化幅度要尽量小 。
GSt必须要说明的是,第个条件是基于 和t 尽量 。

34、小的考虑得出的,如果要求脉冲幅rf13 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 度尽量大,则V 有必要随之增大,即脉冲强度和脉冲速度之间存在折衷 。
GS基于上文的分析,选择Vishay公司的Si2302ADS 作为半导体激光器的输出驱动级,该MOSFET具有R0.06 ?的典型导通电阻,最大允许 10A的脉冲电流,输入电容DS onC300pF ,输出电容C120pF ,反向跨接电容C80pF ,对应的寄生电容ISS OSS RSS1238大小为 : C ?C80pF , C ?C ?C220pF , C ?C ?C40pF GD RSS GS ISS RSS DS O 。

【半导体激光器|半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现】35、SS RSS假设在MOSFET开通过程中V 从 0V 线性上升到 5V ,要做到t5ns ,需要的GS r?VGSI ?C? 300mA 。
实际上如图 2-6及图 2-7所示,V 在第三时段处于“密勒高G ISS GStr原Miller Plateau”,所以300mA的扇出电流并不足以做到t5ns,经过反复查找和比r较,选择IXYS公司的IXDD404芯片作为Si2302ADS的前级驱动器,该芯片最大有 4A的扇出能力,特别适合驱动容性重负载 。
2.2.3.2 关断加速电路 为了缩短 MOSFET 闭合过程中G极电荷释放路径,防止放电回路面积过大而引起地弹效应,或者引起其它串扰,设计了专门的关 。

36、断加速电路,使放电通路限制在一个很小的范围内 。
12关断加速电路有很多种,例如二极管关断电路、NPN 关断电路等。
其中应用最12广泛的是利用PNP晶体管构成局部回流通路 ,如图 2-8所示 。
MOSFET开通过程中,前级驱动电流经R 、二极管D 给输入电容C 充电,Q 截止;
前级驱动模块输GATE ON ISS OFF出低电平时MOSFET开始闭合,Q 导通,G极放电电流并不“返回”前级驱动模块,OFF而是沿图中虚线方向直接到GND 。
这样做缩短了回流路径,减小了放电损耗,避免了分布电感和杂散电容等的影响,也减小了电路串扰 。
该电路还有一个优点是, MOSFET 的G 极电压分别被D 、Q 钳位 。

37、在GND0.7VON OFF以上和V0.7V 以下,对 MOSFET有一定的保护作用 。
缺点是放电过程中V0.7VDRV GS时Q 就开始截止,G极电荷不能完全释放 。
解决办法是在G、S 之间并联一个合适的OFF14 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 电阻,消除G极的电荷积累 。
图 2-8局部 PNP 关断加速电路 2.2.3.3 电路寄生效应及解决办法 高速脉冲包含丰富的高次谐波,所以脉冲驱动电路的设计必须要考虑元件和 PCB的寄生参数 。
从文献 12 可知,可能对电路性能产生较大影响的寄生元件有:栅源回路电感L 和漏极电感L。
S D12在图 2-5中,L 由两部分 。

38、构成 ,一部分是MOSFET封装构成的内部电感,另一部S分是PCB布线时S 极连接到“地”引起的分布电感 。
L 从以下两方面影响电路速度: SL 串联在MOSFET栅极充放电回路中,与C 够成了高Q值的振荡电路 。
很容易S ISS引起MOSFET在一个脉宽的时间段内重复导通和截止 。
解决办法是在栅极串入合适的电12阻,降低回路Q值,如图 2-9所示 。
理论上最合适的栅极串联电阻取值为 : LSR2? R ?R 2-1 G,OPT DRV G,ICISS式中,R 是 MOSFET前级驱动芯片的输出电阻,R 是 MOSFET本身的栅极寄DRV G,I生电阻 。

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标题：半导体激光器|半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现( 五 )