在电子电路设计中，MOS 管是一种广泛应用的半导体器件，其开通和关断过程的控制至关重要。我们常常会遇到这样的问题：为什么经常要求 MOS 管快速关断，而对其快速开通的要求相对较低呢？下面我们将深入探讨这个问题。

常见 MOS 管驱动电路

首先，我们来看一下常见的 MOS 管驱动电路。

MOS 管快关的原理

MOS 管开通和关断的过程，本质上是 MOS 管栅极电容充电和放电的过程。栅极串联的电阻越大，充放电速度越慢，开通和关断也就越慢。当没有二极管 D 和电阻 Rs_off 时，开通时充电和关断时放电的串联电阻都是 Rs_on，二者相同。

那么，为什么加上二极管 D 和电阻 Rs_off（有时 Rs_off = 0Ω，即没有这个电阻）就可以实现快关呢？
当要开通 MOS 管时，驱动器输出驱动电压 Vg_drive，在 MOS 管完全开通之前，Vg_drive 都大于 MOS 的栅极电压，此时二极管不导通，相当于 Vg_drive 通过电阻 Rs_on 给栅极进行充电。由此可见，加不加 Rs_off 和二极管 D，对 MOS 管的开通速度没有影响。
当要关断 MOS 管时，Vg_drive 接 GND，栅极电压大于 Vg_drive，二极管导通，相当于栅极通过 Rs_off 并联 Rs_on 进行放电（严格来说，这里面还有一个二极管的导通压降，并不是很严谨）。由于两个电阻并联后的电阻小于并联之前的任何一个电阻，所以放电时的等效串联电阻为 Rs_off//Rs_on，小于开通时的串联电阻 Rs_on。而电阻越小，充放电速度越快，因此加上 Rs_off 和二极管 D 可以加速关断。

同电阻时关断时间更长的原因

结合之前的内容，我们知道 MOS 管开通的损耗主要发生在 t2 和 t3 时间段，关断损耗主要发生在 t6 和 t7 阶段。

t2 与 t7 阶段的差异

开通的 t2 阶段和关断的 t7 阶段互为逆过程。t2 阶段是栅极从门限电压 Vgs (th) 充电到米勒平台电压 Vgp 的时间，t7 阶段是栅极从米勒平台电压 Vgp 放电到门限电压 Vgs (th) 的时间。虽然它们互为逆过程，但实际时间不同，这是因为充电和放电的曲线不同。

MOS 管开通和关断的电路模型对比如下：

我们画出 RC 电路的充放电曲线：

从曲线中可以看到，充电时电压开始上升很快，后面越来越慢；放电时也是开始很快，后面变慢。一般 MOS 的 Vgs_th 约 2V 左右，Vgp 比 Vgs_th 高 1 - 2V 左右，例如 TI 的 NMOS，Vgs (th) = 1.3V，Vgp = 2.5V。而很多功率驱动电路中，驱动器输出电压常大于 10V，比 Vgs_th 和 Vgp 大很多。开通过程中对栅极充电，Vgs_th 和 Vgp 相对于充电初始电压 0V 较近，处于充电曲线的前期阶段，充电较快，耗时较短；关断过程中对栅极放电，Vgs_th 和 Vgp 相对于放电初始电压 Vg_drvie 较远，处于充电曲线的较后期阶段，放电较慢，耗时较长。因此，t2 < t7。

t3 与 t6 阶段的差异

开通的 t3 阶段和关断的 t6 阶段也互为逆过程。t3 阶段是开通过程中米勒平台电压 Vgp 持续的时间，t6 阶段是关断过程中米勒平台电压 Vgp 持续的时间。

首先，米勒平台充电或者放电对应的电荷量都是一样多的，都是米勒平台电荷量 Qgd。其次，在开通和关断过程中，米勒平台电压持续时间内，栅极电压都维持米勒平台电压 Vgp 不变。充电时，充电电流为 Ig (充) =（Vg_drive - Vgp）/R；放电时，栅极电流为 Ig (放) = Vgp/R。由于 Vg_drive 很多时候大于 10V，Vgp 才 2 - 3V，所以 Ig (充) > Ig (放)。而充电和放电的电荷量都为 Qgd，因此充电时间 < 放电时间，即 t3 < t6。

综上所述，总的开通时间 t2 + t3 < 总的关断时间 t7 + t6。从之前举的例子也能看出，在不加二极管的情况下，关断时间比开通时间长不少。

由图可知，t2 = 18ns，比 t7 = 88.6ns 小很多；t3 = 29.8ns，比 t6 = 104.5ns 也要小很多