一、开启电压定义
MOS 管的开启电压即阈值电压，是指栅极与源极间电压（VGS）达到一定数值时，半导体表面能形成导电沟道的最小电压值。其具体数值依 MOS 管类型（N 沟道 / P 沟道）和型号不同而有所差异。通常情况下，N 沟道 MOS 管的开启电压范围为 1 - 2.5V，而 P 沟道 MOS 管则为 - 1 至 - 3V。
二、开启电压影响因素
开启电压（Vth）是 MOS 管从截止状态转变为导通状态的临界电压，主要受以下因素影响：
沟道类型 ：对于 N 沟道 MOS 管，需要 VGS>0（典型值 1 - 2.5V），而 P 沟道 MOS 管则要求 VGS<0（典型值 - 1 至 - 3V）。
工艺参数 ：包括栅氧化层厚度、半导体载流子浓度等工艺条件，这些参数在制造过程中对开启电压有着关键影响。
应用场景 ：在高端驱动等特定应用场景中，可能需要额外升压（例如 VCC + 4V）来确保 MOS 管能够完全导通，满足电路的工作要求。
三、MOS 管开启电压选择分析
在电路设计中，合理选择 MOS 管的开启电压对于电路的性能至关重要。以某 Nmos 为例，其 VGS 范围为 ±20V，栅极阈值电压（VGSth）最小为 0.8V，最大为 1.5V。
那么此时的 Mos 管栅极电压该如何选择呢？
那么此时的 Mos 管栅极电压该如何选择呢？
首先，明确 MOS 管的开启电压决定了 MOS 管从截止状态到导通状态所需的栅源电压（VGS）的最小值。对于 NMOS 管，当 VGS 大于 Vth 时，管子开始导通。
在本例中，VGS 范围是 ±20V，这意味着该 NMOS 管可以承受从 - 20V 到 + 20V 的栅源电压。而 VGSth 范围是 0.8V（min）到 1.5V（max），这表明为了使 NMOS 管从截止状态变为导通状态，栅源电压 VGS 至少需要达到 0.8V，但可能在 1.5V 时才开始稳定导通。
为了选择合适的栅极电压，我们需要综合考虑以下几点：
（一）功耗
如果 VGS 设置得过高，虽然能够确保 MOS 管完全导通，但会带来功耗增加的问题。过高的栅源电压会使 MOS 管中的电流增大，从而导致更多的能量损耗，影响电路的效率。
（二）稳定性
为了保证 MOS 管在不同的工作环境和条件下都能稳定工作，VGS 应设置在 VGSth 的上方。这样可以避免因环境变化或电路参数波动导致 MOS 管无法正常导通的情况。
（三）噪声裕量
实际电路中存在各种噪声和电压波动，为了确保 MOS 管在受到噪声干扰时仍能正常工作，VGS 应留有一定的裕量。这样可以防止噪声引起的电压变化导致 MOS 管误开通或误关断。
基于以上考虑，通常的做法是将 VGS 设置为 VGSth 的最大值加上一定的裕量。在这个例子中，VGSth 的最大值是 1.5V，接下来我们需要确定这个裕量的具体数值。
首先查看 VGS 与 IDS 的对应关系曲线图，
在 Vds = 1V 的前提下：
在 Vds = 1V 的前提下：
当 Vgs = 2.5V 时，Ids = 0.2A；
当 Vgs = 10V 时，Ids = 0.9A；
而持续 Id 为 500mA，从曲线关系图可以看出，当 Vgs 大于 3V 时较为合适，且在 4V 到 10V 之间 IDS 的变化趋势相对平缓。
再来看导通电阻 Rds_on 与 IDS 在不同 Vgs 电压下的对应关系：
当 Ids = 0.1A 时，在 Vgs = 2.5V、4.5V 和 10V 下的 Rds_on 分别是 2.7 欧姆、1.2 欧姆和 1 欧姆。由此可知，当 Vgs = 2.5V 时，Rds_on 较高；而当 Vgs 在 4.5V 到 10V 之间时，Rds_on 的差别不大。因此，VGS 的最佳开启电压范围在 4.5V 到 10V 之间。
具体而言，当 Vgs = 10V 时，Rds_on 最小，Ids 最大，如果电路要求过电流较大，此时较为合适。然而，还需要考虑导通损耗，即 P = Ids²×Rds_on。当过电流要求不是很大时，选择 Vgs = 4.5V 可以使整体性能更加均衡，既能保证 MOS 管的正常导通，又能降低功耗和损耗。
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