切換損耗

一個完美的開關不浪費功率：關閉時不通過電流，導通時兩端沒有電壓，無論哪種狀態，乘積（電壓乘電流）都是零。麻煩出在中間。在 MOSFET 從關轉到開、或反過來的那短短一瞬間，它會經過一個狀態：兩端有可觀電壓、同時又有可觀電流通過。這份重疊會消耗能量，而每一次轉態損失的能量就稱為切換損耗。

關鍵是，切換損耗每次轉態付一次，所以它隨頻率而增長：總切換功率大致正比於每次切換的能量乘以切換頻率。一個粗略估算是 P = 0.5 times V times I times（轉態時間）times 頻率。舉例來說，以 50 ns 的總轉態時間、在 100 kHz 下切換 100 V 與 10 A，約為 0.5 times 100 times 10 times 50e-9 times 100e3 = 2.5 瓦，純粹損失在切換這個動作上，還要再加上任何導通損耗。

這就是為什麼 MOSFET 的總損耗有兩個彼此取捨的部分。導通損耗（I^2 times R_DS(on)）在低頻、大電流時主導；切換損耗在高頻時主導。你藉由讓轉態更快（更強的閘極驅動器、更低的閘極電荷）來打擊切換損耗，但更快的邊緣會製造更多電氣雜訊與振鈴，所以總有個平衡。把切換頻率推高以縮小電感與電容，是要用切換損耗來換的：沒有任何東西是免費的。