ความรู้พื้นฐานและการประยุกต์ใช้ MOSFET ดั้งเดิม

ส่วนสาเหตุที่ทำให้โหมดพร่องMOSFETไม่ได้ใช้ก็ไม่แนะนำให้ไปที่ด้านล่างของมัน

สำหรับ MOSFET โหมดเพิ่มประสิทธิภาพทั้งสองนี้ NMOS จะถูกใช้กันทั่วไปมากกว่า เหตุผลก็คือค่าความต้านทานออนมีขนาดเล็กและง่ายต่อการผลิต ดังนั้นโดยทั่วไป NMOS จึงถูกนำมาใช้ในการสลับแหล่งจ่ายไฟและการใช้งานมอเตอร์ไดรฟ์ ในบทนำต่อไปนี้ ส่วนใหญ่จะใช้ NMOS

มีความจุปรสิตระหว่างสามพินของ MOSFET นี่ไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการ แต่เกิดจากข้อจำกัดของกระบวนการผลิต การมีอยู่ของประจุไฟฟ้าปรสิตทำให้การออกแบบหรือการเลือกวงจรไดรฟ์ยุ่งยากมากขึ้น แต่ก็ไม่มีทางหลีกเลี่ยงได้ เราจะแนะนำโดยละเอียดในภายหลัง

มีไดโอดปรสิตอยู่ระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด สิ่งนี้เรียกว่าไดโอดตัวถัง ไดโอดนี้มีความสำคัญมากเมื่อขับโหลดแบบเหนี่ยวนำ (เช่น มอเตอร์) อย่างไรก็ตาม ตัวไดโอดจะมีอยู่ใน MOSFET เดียวเท่านั้น และมักจะไม่พบในชิปวงจรรวม

 

2. ลักษณะการนำ MOSFET

การนำไฟฟ้าหมายถึงการทำหน้าที่เป็นสวิตช์ซึ่งเทียบเท่ากับสวิตช์ที่กำลังปิดอยู่

คุณลักษณะของ NMOS คือจะเปิดขึ้นเมื่อ Vgs มากกว่าค่าที่กำหนด เหมาะสำหรับใช้เมื่อแหล่งกำเนิดมีการต่อสายดิน (ไดรฟ์ระดับล่าง) ตราบใดที่แรงดันเกตถึง 4V หรือ 10V

คุณลักษณะของ PMOS คือจะเปิดเมื่อ Vgs น้อยกว่าค่าที่กำหนด ซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้นทางเชื่อมต่อกับ VCC (ไดรฟ์ระดับไฮเอนด์) อย่างไรก็ตามแม้ว่าพีเอ็มโอเอสสามารถใช้เป็นไดรเวอร์ระดับไฮเอนด์ได้อย่างง่ายดาย NMOS มักจะใช้ในไดรเวอร์ระดับไฮเอนด์เนื่องจากมีความต้านทานออนสูง ราคาสูง และมีประเภทการเปลี่ยนน้อย

 

3. การสูญเสียหลอดสวิตช์ MOS

ไม่ว่าจะเป็น NMOS หรือ PMOS จะมีความต้านทานออนหลังจากที่เปิดเครื่อง ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจะใช้พลังงานบนความต้านทานนี้ พลังงานที่ใช้ไปส่วนนี้เรียกว่าการสูญเสียการนำไฟฟ้า การเลือก MOSFET ที่มีความต้านทานออนเล็กน้อยจะช่วยลดการสูญเสียการนำไฟฟ้าได้ ความต้านทานออน MOSFET พลังงานต่ำในปัจจุบันโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณสิบมิลลิโอห์ม และยังมีอีกหลายมิลลิโอห์มด้วย

เมื่อเปิดและปิด MOSFET จะต้องไม่ดำเนินการให้เสร็จสิ้นทันที แรงดันไฟฟ้าตกคร่อม MOS มีกระบวนการลดลง และกระแสไหลมีกระบวนการเพิ่มขึ้น ในช่วงนี้มอสเฟตการสูญเสียเป็นผลคูณของแรงดันและกระแส ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียการสวิตชิ่ง โดยปกติการสูญเสียจากการสวิตชิ่งจะมีขนาดใหญ่กว่าการสูญเสียการนำไฟฟ้ามาก และยิ่งความถี่ของการสวิตชิ่งเร็วเท่าไร การสูญเสียก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย

ผลคูณของแรงดันและกระแส ณ ขณะการนำไฟฟ้ามีขนาดใหญ่มาก ทำให้เกิดการสูญเสียอย่างมาก การลดเวลาในการเปลี่ยนสามารถลดการสูญเสียระหว่างการนำไฟฟ้าแต่ละครั้ง การลดความถี่ในการสลับสามารถลดจำนวนสวิตช์ต่อหน่วยเวลาได้ ทั้งสองวิธีสามารถลดการสูญเสียการสลับได้

รูปคลื่นเมื่อเปิด MOSFET จะเห็นได้ว่าผลคูณของแรงดันและกระแส ณ ขณะการนำไฟฟ้ามีขนาดใหญ่มากและการสูญเสียที่เกิดขึ้นก็มีมากเช่นกัน การลดเวลาในการเปลี่ยนสามารถลดการสูญเสียระหว่างการนำไฟฟ้าแต่ละครั้ง การลดความถี่ในการสลับสามารถลดจำนวนสวิตช์ต่อหน่วยเวลาได้ ทั้งสองวิธีสามารถลดการสูญเสียการสลับได้

 

4. ไดรเวอร์ MOSFET

เมื่อเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ โดยทั่วไปเชื่อกันว่าไม่จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าในการเปิด MOSFET ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้า GS สูงกว่าค่าที่กำหนด นี่เป็นเรื่องง่ายที่จะทำ แต่เราต้องการความเร็วด้วย

จะเห็นได้ในโครงสร้างของ MOSFET ว่ามีความจุปรสิตระหว่าง GS และ GD และการขับเคลื่อนของ MOSFET นั้นแท้จริงแล้วคือประจุและการคายประจุของตัวเก็บประจุ การชาร์จตัวเก็บประจุต้องใช้กระแสไฟ เนื่องจากตัวเก็บประจุถือได้ว่าเป็นไฟฟ้าลัดวงจรในขณะที่ชาร์จ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าทันทีจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่ สิ่งแรกที่ต้องคำนึงถึงเมื่อเลือก/ออกแบบไดรเวอร์ MOSFET คือปริมาณกระแสไฟฟ้าลัดวงจรทันทีที่สามารถให้ได้

สิ่งที่สองที่ควรทราบคือ NMOS ซึ่งมักใช้สำหรับการขับขี่ระดับไฮเอนด์ ต้องการให้แรงดันไฟฟ้าของเกตสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าต้นทางเมื่อเปิดเครื่อง เมื่อ MOSFET ที่ขับเคลื่อนด้านสูงเปิดอยู่ แรงดันไฟฟ้าต้นทางจะเท่ากับแรงดันเดรน (VCC) ดังนั้นแรงดันเกตจึงมากกว่า VCC 4V หรือ 10V ในขณะนี้ หากคุณต้องการได้รับแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่า VCC ในระบบเดียวกัน คุณต้องมีวงจรบูสต์พิเศษ ตัวขับมอเตอร์หลายตัวมีปั๊มชาร์จในตัว ควรสังเกตว่าควรเลือกตัวเก็บประจุภายนอกที่เหมาะสมเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าลัดวงจรเพียงพอในการขับเคลื่อน MOSFET

 

4V หรือ 10V ที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นแรงดันไฟฟ้าเปิดของ MOSFET ที่ใช้กันทั่วไป และแน่นอนว่าต้องเผื่อระยะขอบไว้ในระหว่างการออกแบบ และยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูง ความเร็วการนำไฟฟ้าก็จะเร็วขึ้น และความต้านทานการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งน้อยลง ขณะนี้มี MOSFET ที่มีแรงดันไฟฟ้าการนำไฟฟ้าน้อยกว่าซึ่งใช้ในด้านต่างๆ แต่ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ 12V โดยทั่วไปการนำไฟฟ้า 4V ก็เพียงพอแล้ว

 

สำหรับวงจรไดรเวอร์ MOSFET และการสูญเสีย โปรดดูที่การจับคู่ไดรเวอร์ MOSFET AN799 ของ Microchip กับ MOSFET มันละเอียดมาก ฉันจะไม่เขียนอีกต่อไป

 

ผลคูณของแรงดันและกระแส ณ ขณะการนำไฟฟ้ามีขนาดใหญ่มาก ทำให้เกิดการสูญเสียอย่างมาก การลดเวลาในการเปลี่ยนสามารถลดการสูญเสียระหว่างการนำไฟฟ้าแต่ละครั้ง การลดความถี่ในการสลับสามารถลดจำนวนสวิตช์ต่อหน่วยเวลาได้ ทั้งสองวิธีสามารถลดการสูญเสียการสลับได้

MOSFET เป็น FET ประเภทหนึ่ง (อีกอันคือ JFET) สามารถทำเป็นโหมดเพิ่มประสิทธิภาพหรือโหมดพร่อง P-channel หรือ N-channel ได้ทั้งหมด 4 แบบ อย่างไรก็ตาม จริงๆ แล้วจะใช้เฉพาะ MOSFET N-channel โหมดเพิ่มประสิทธิภาพเท่านั้น และ MOSFET แบบ P-channel ชนิดเพิ่มประสิทธิภาพ ดังนั้น NMOS หรือ PMOS มักจะอ้างถึงทั้งสองประเภทนี้

 

5. วงจรการใช้งาน MOSFET?

คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของ MOSFET คือคุณลักษณะการสลับที่ดี ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรที่ต้องใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและมอเตอร์ไดรฟ์ รวมถึงการหรี่แสง

 

ไดรเวอร์ MOSFET ในปัจจุบันมีข้อกำหนดพิเศษหลายประการ:

1. การประยุกต์ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำ

เมื่อใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V หากใช้โครงสร้างเสาโทเท็มแบบดั้งเดิมในขณะนี้ เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีแรงดันไฟฟ้าตกประมาณ 0.7V แรงดันไฟฟ้าสุดท้ายจริงที่ใช้กับเกตจึงอยู่ที่ 4.3V เท่านั้น ในเวลานี้ เราเลือกกำลังเกตที่ระบุ

มีความเสี่ยงเมื่อใช้ MOSFET 4.5V ปัญหาเดียวกันนี้ยังเกิดขึ้นเมื่อใช้ 3V หรือแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำอื่นๆ

2. การประยุกต์ใช้แรงดันไฟฟ้ากว้าง

แรงดันไฟฟ้าขาเข้าไม่ใช่ค่าคงที่ แต่จะเปลี่ยนแปลงตามเวลาหรือปัจจัยอื่นๆ การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้แรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนที่จ่ายโดยวงจร PWM ไปยัง MOSFET ไม่เสถียร

เพื่อให้ MOSFET ปลอดภัยภายใต้แรงดันไฟฟ้าเกตสูง MOSFET จำนวนมากมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในตัวเพื่อจำกัดแอมพลิจูดของแรงดันเกตอย่างเข้มงวด ในกรณีนี้ เมื่อแรงดันขับที่ให้มาเกินแรงดันไฟฟ้าของท่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า จะทำให้เกิดการใช้พลังงานคงที่จำนวนมาก

ขณะเดียวกัน หากคุณเพียงใช้หลักการแบ่งแรงดันของตัวต้านทานเพื่อลดแรงดันเกต MOSFET จะทำงานได้ดีเมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตค่อนข้างสูง แต่เมื่อแรงดันอินพุตลดลง แรงดันเกตจะไม่เพียงพอ ทำให้ การนำไฟฟ้าไม่สมบูรณ์จึงเพิ่มการใช้พลังงาน

3. การประยุกต์ใช้แรงดันไฟฟ้าคู่

ในวงจรควบคุมบางวงจร ส่วนลอจิกใช้แรงดันไฟฟ้าดิจิทัลทั่วไป 5V หรือ 3.3V ในขณะที่ส่วนกำลังใช้แรงดันไฟฟ้า 12V หรือสูงกว่านั้น แรงดันไฟฟ้าทั้งสองเชื่อมต่อกับกราวด์ทั่วไป

สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อกำหนดในการใช้วงจรเพื่อให้ด้านแรงดันไฟฟ้าต่ำสามารถควบคุม MOSFET ในด้านไฟฟ้าแรงสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกัน MOSFET ด้านไฟฟ้าแรงสูงก็จะประสบปัญหาตามที่กล่าวไว้ในข้อ 1 และ 2 ด้วย

ในสามกรณีนี้ โครงสร้างเสาโทเท็มไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านเอาท์พุตได้ และไอซีไดรเวอร์ MOSFET ที่มีจำหน่ายทั่วไปหลายตัวดูเหมือนจะไม่มีโครงสร้างจำกัดแรงดันไฟฟ้าของเกตด้วย

 

ดังนั้นฉันจึงออกแบบวงจรที่ค่อนข้างทั่วไปเพื่อตอบสนองความต้องการทั้งสามประการนี้

วงจรไดร์เวอร์สำหรับ NMOS

ที่นี่ฉันจะทำการวิเคราะห์วงจรไดรเวอร์ NMOS อย่างง่าย ๆ เท่านั้น:

Vl และ Vh เป็นแหล่งจ่ายไฟระดับล่างและระดับสูงตามลำดับ แรงดันไฟฟ้าทั้งสองสามารถเท่ากันได้ แต่ Vl ไม่ควรเกิน Vh

Q1 และ Q2 สร้างเสาโทเท็มแบบกลับหัวเพื่อให้เกิดการแยกส่วน ในขณะเดียวกันก็ทำให้มั่นใจได้ว่าหลอดไดรเวอร์ Q3 และ Q4 ทั้งสองจะไม่เปิดพร้อมกัน

R2 และ R3 ให้การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า PWM ด้วยการเปลี่ยนค่าอ้างอิงนี้ วงจรสามารถทำงานได้ในตำแหน่งที่รูปคลื่นสัญญาณ PWM ค่อนข้างชัน

Q3 และ Q4 ใช้เพื่อจ่ายกระแสไฟให้กับไดรฟ์ เมื่อเปิดเครื่อง Q3 และ Q4 จะมีแรงดันตกคร่อมขั้นต่ำเพียง Vce สัมพันธ์กับ Vh และ GND โดยปกติแรงดันไฟฟ้าตกจะอยู่ที่ประมาณ 0.3V เท่านั้น ซึ่งต่ำกว่า Vce ที่ 0.7V มาก

R5 และ R6 เป็นตัวต้านทานป้อนกลับ ใช้ในการสุ่มตัวอย่างแรงดันเกต แรงดันไฟฟ้าที่สุ่มตัวอย่างจะสร้างการป้อนกลับเชิงลบที่รุนแรงไปยังฐานของ Q1 และ Q2 ถึง Q5 ดังนั้นจึงจำกัดแรงดันไฟฟ้าของเกตให้มีค่าที่จำกัด ค่านี้สามารถปรับได้ผ่าน R5 และ R6

สุดท้ายนี้ R1 จัดเตรียมขีดจำกัดกระแสพื้นฐานสำหรับ Q3 และ Q4 และ R4 จัดเตรียมขีดจำกัดกระแสเกตสำหรับ MOSFET ซึ่งเป็นขีดจำกัดของ Ice ของ Q3 และ Q4 หากจำเป็น สามารถต่อตัวเก็บประจุเร่งความเร็วแบบขนานกับ R4 ได้

วงจรนี้มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1. ใช้แรงดันไฟฟ้าด้านต่ำและ PWM เพื่อขับเคลื่อน MOSFET ด้านสูง

2. ใช้สัญญาณ PWM แอมพลิจูดขนาดเล็กเพื่อขับเคลื่อน MOSFET ที่มีความต้องการแรงดันไฟฟ้าเกตสูง

3. ขีดจำกัดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าเกต

4. ขีดจำกัดกระแสอินพุตและเอาต์พุต

5. การใช้ตัวต้านทานที่เหมาะสมทำให้สามารถสิ้นเปลืองพลังงานได้น้อยมาก

6. สัญญาณ PWM ถูกกลับด้าน NMOS ไม่ต้องการคุณสมบัตินี้ และสามารถแก้ไขได้โดยการวางอินเวอร์เตอร์ไว้ด้านหน้า

เมื่อออกแบบอุปกรณ์พกพาและผลิตภัณฑ์ไร้สาย การปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และการยืดอายุแบตเตอรี่เป็นสองประเด็นที่นักออกแบบต้องเผชิญ คอนเวอร์เตอร์ DC-DC มีข้อดีคือมีประสิทธิภาพสูง กระแสไฟเอาท์พุตสูง และกระแสไฟนิ่งต่ำ ทำให้เหมาะมากสำหรับการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์พกพา ในปัจจุบัน แนวโน้มหลักในการพัฒนาเทคโนโลยีการออกแบบตัวแปลง DC-DC คือ: (1) เทคโนโลยีความถี่สูง: เมื่อความถี่การสลับเพิ่มขึ้น ขนาดของตัวแปลงการสลับก็ลดลงเช่นกัน ความหนาแน่นของพลังงานก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน และการตอบสนองแบบไดนามิกได้รับการปรับปรุง - ความถี่ในการสลับของตัวแปลง DC-DC พลังงานต่ำจะเพิ่มขึ้นถึงระดับเมกะเฮิรตซ์ (2) เทคโนโลยีแรงดันไฟฟ้าขาออกต่ำ: ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเซมิคอนดักเตอร์อย่างต่อเนื่อง แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของไมโครโปรเซสเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาจึงลดลงเรื่อยๆ ซึ่งต้องใช้ตัวแปลง DC-DC ในอนาคตเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าขาออกต่ำเพื่อปรับให้เข้ากับไมโครโปรเซสเซอร์ ข้อกำหนดสำหรับโปรเซสเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา

การพัฒนาเทคโนโลยีเหล่านี้ทำให้เกิดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการออกแบบวงจรชิปกำลัง ประการแรก เนื่องจากความถี่ในการสวิตชิ่งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพขององค์ประกอบสวิตชิ่งจึงมีข้อกำหนดสูง ในเวลาเดียวกัน ต้องมีวงจรขับเคลื่อนองค์ประกอบสวิตชิ่งที่สอดคล้องกันเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบสวิตชิ่งทำงานตามปกติที่ความถี่สวิตชิ่งสูงถึง MHz ประการที่สอง สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของวงจรต่ำ (โดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นตัวอย่าง แรงดันไฟฟ้าในการทำงานคือ 2.5~3.6V) ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของชิปพลังงานจึงต่ำ

 

MOSFET มีความต้านทานออนต่ำมากและใช้พลังงานต่ำ MOSFET มักใช้เป็นสวิตช์เปิด/ปิดในชิป DC-DC ประสิทธิภาพสูงยอดนิยมในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความจุปรสิตขนาดใหญ่ของ MOSFET ความจุเกตของหลอดสวิตชิ่ง NMOS โดยทั่วไปจะสูงถึงหลายสิบพิโคฟารัด ซึ่งทำให้มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการออกแบบวงจรขับเคลื่อนท่อสวิตชิ่งตัวแปลง DC-DC ความถี่สูงในการทำงาน

ในการออกแบบ ULSI แรงดันต่ำ มีวงจรลอจิก CMOS และ BiCMOS ที่หลากหลายโดยใช้โครงสร้างบูสต์สแตรปและวงจรขับเคลื่อนเป็นโหลดแบบคาปาซิทีฟขนาดใหญ่ วงจรเหล่านี้สามารถทำงานได้ตามปกติโดยมีแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟต่ำกว่า 1V และสามารถทำงานที่ความถี่หลายสิบเมกะเฮิรตซ์หรือหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ด้วยความจุโหลด 1 ถึง 2pF บทความนี้ใช้วงจรบูสต์สแตรปเพื่อออกแบบวงจรไดรฟ์ที่มีความสามารถไดรฟ์ความจุโหลดขนาดใหญ่ ซึ่งเหมาะสำหรับตัวแปลง DC-DC ที่เพิ่มความถี่การสลับแรงดันไฟฟ้าต่ำ วงจรได้รับการออกแบบตามกระบวนการ Samsung AHP615 BiCMOS และตรวจสอบโดยการจำลอง Hspice เมื่อแรงดันไฟฟ้าเป็น 1.5V และความจุโหลดเป็น 60pF ความถี่ในการทำงานสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 5MHz

ลักษณะการสลับ MOSFET

1. ลักษณะคงที่

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบสวิตชิ่ง MOSFET ยังทำงานในสองสถานะ: ปิดหรือเปิด เนื่องจาก MOSFET เป็นส่วนประกอบที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้า สถานะการทำงานของมันจึงถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดเป็นหลัก

 

ลักษณะการทำงานมีดังนี้:

※ uGS＜แรงดันไฟฟ้าเปิด UT: MOSFET ทำงานในพื้นที่ตัดกระแสไฟฟ้า iDS ของแหล่งจ่ายกระแสเดรนเป็น 0 โดยพื้นฐานแล้วแรงดันเอาต์พุต uDSµUDD และ MOSFET อยู่ในสถานะ "ปิด"

※ uGS>แรงดันไฟฟ้าในการเปิด UT: MOSFET ทำงานในพื้นที่การนำไฟฟ้า กระแสไฟจากแหล่งเดรน iDS=UDD/(RD+rDS) หนึ่งในนั้นคือ rDS คือความต้านทานต่อเดรน-ซอร์สเมื่อเปิด MOSFET แรงดันไฟเอาท์พุต UDS=UDD?rDS/(RD+rDS) หาก rDS＜＜RD, uDSµ0V MOSFET จะอยู่ในสถานะ "เปิด"

2. ลักษณะไดนามิก

นอกจากนี้ MOSFET ยังมีกระบวนการเปลี่ยนเมื่อสลับระหว่างสถานะเปิดและปิด แต่ลักษณะไดนามิกของมันขึ้นอยู่กับเวลาที่ต้องใช้ในการชาร์จและคายประจุความจุจรจัดที่เกี่ยวข้องกับวงจรเป็นหลัก และการสะสมและการคายประจุประจุเมื่อเปิดและปิดท่อ เวลาในการกระจายมีขนาดเล็กมาก

เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุต ui เปลี่ยนจากสูงไปต่ำ และ MOSFET เปลี่ยนจากสถานะเปิดเป็นสถานะปิด UDD ของแหล่งจ่ายไฟจะชาร์จความจุจรจัด CL ถึง RD และค่าคงที่ของเวลาในการชาร์จ τ1=RDCL ดังนั้นแรงดันไฟเอาท์พุตจะต้องผ่านการหน่วงเวลาก่อนที่จะเปลี่ยนจากระดับต่ำไประดับสูง เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ui เปลี่ยนจากต่ำไปสูงและ MOSFET เปลี่ยนจากสถานะปิดเป็นสถานะเปิด ประจุบนความจุจรจัด CL จะผ่าน rDS Discharge จะเกิดขึ้นพร้อมกับค่าคงที่เวลาคายประจุ τ2µµrDSCL จะเห็นได้ว่าแรงดันไฟขาออก Uo ยังต้องมีการหน่วงเวลาก่อนที่จะสามารถเปลี่ยนเป็นระดับต่ำได้ แต่เนื่องจาก rDS มีขนาดเล็กกว่า RD มาก เวลาในการแปลงจากจุดตัดเป็นการนำจึงสั้นกว่าเวลาการแปลงจากการนำเป็นจุดตัด

เนื่องจากความต้านทานของท่อระบายน้ำ rDS ของ MOSFET เมื่อเปิดอยู่นั้นมีขนาดใหญ่กว่าความต้านทานความอิ่มตัว rCES ของทรานซิสเตอร์มากและความต้านทานของท่อระบายน้ำภายนอก RD ก็ใหญ่กว่าความต้านทานสะสม RC ของทรานซิสเตอร์เช่นกันเวลาในการชาร์จและการคายประจุ ของ MOSFET จะยาวกว่า ทำให้ MOSFET มีความเร็วในการสวิตชิ่งต่ำกว่าของทรานซิสเตอร์ อย่างไรก็ตาม ในวงจร CMOS เนื่องจากวงจรการชาร์จและวงจรคายประจุเป็นทั้งวงจรความต้านทานต่ำ กระบวนการชาร์จและการคายประจุจึงค่อนข้างรวดเร็ว ส่งผลให้วงจร CMOS มีความเร็วในการสลับสูง