搞懂MOS管的米勒效應(yīng)

搞懂MOS管的米勒效應(yīng)

1）首先了解下米勒電容

如上圖，我們可以看到MOS內(nèi)部其實(shí)存在寄生電容，如Cgs,Cds,Cgd;其實(shí)在給柵極電壓過(guò)程就是給電容充電的過(guò)程。

輸入電容：CIN=Cgs+Cgd;

輸出電容：COUT=Cds+Cgd;

反向傳輸電容：CRSS=Cgd，即米勒電容。

以上這三個(gè)電容構(gòu)成串并聯(lián)組合電路，是相互影響的，其中重要就是Cgd，這個(gè)電容不是恒定的，是隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化的，同時(shí)會(huì)影響柵極和源極電容的充電。

2）米勒效應(yīng)

米勒效應(yīng)是指MOS管的g,d之間的CRSS在開關(guān)作用時(shí)引起的瞬態(tài)變化。即電容的負(fù)反饋。

在驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O前 CRSS是高電壓，當(dāng)驅(qū)動(dòng)波形上升到閾值電壓時(shí),MOS導(dǎo)通，d極電壓急劇下降，通過(guò)CRSS拉低g腳的驅(qū)動(dòng)電壓，如果驅(qū)動(dòng)功率不足的話，將在驅(qū)動(dòng)波形上留下一個(gè)階梯狀，如圖：

有時(shí)甚至?xí)幸粋€(gè)下降尖峰平臺(tái)，而這個(gè)平臺(tái)增加了MOS的導(dǎo)通時(shí)間，使得MOS管的功耗增大。

3）MOS管的導(dǎo)通和關(guān)閉

a)T0-T1階段，這個(gè)過(guò)程的驅(qū)動(dòng)電路Ig給Cgs充電，Vgs上升，Vds和Id保持不變，一直維持到T1時(shí)刻，Vgs上升至閾值開啟電壓Vg(th).T1之前MOS管都是截止的。

b)T1-T2階段，T1時(shí)刻MOS管開始導(dǎo)通，同時(shí)Id開始增加，這個(gè)時(shí)間段的驅(qū)動(dòng)電流繼續(xù)為Cgs充電，Id逐漸上升，Vds稍微下降，因?yàn)樵陔s散電感上有一定的壓降。T1時(shí)刻開始MOS管開始進(jìn)入飽和區(qū)，Id=Vgs*Gm。Gm是跨導(dǎo)，只要Id不變Vgs就不變，在Id上升到最大值之后，Vgs基本維持不變。

c)T2-T3階段，T2時(shí)刻開始進(jìn)入米勒平臺(tái)，也就是Vgs維持不懂的一個(gè)平臺(tái)時(shí)期，此時(shí)Id最大，Vgs驅(qū)動(dòng)電流繼續(xù)給Cgd充電，Vgs出現(xiàn)了米勒效應(yīng)，VGS維持不變，但是Vds開始下降了。

d)T3-T4階段，當(dāng)米勒電容Cgd充滿電后，VGS繼續(xù)上升至MOS管完全導(dǎo)通。

在米勒平臺(tái)，Cgd充電時(shí)，Vgs基本沒變化，當(dāng)Cgd和Cgs處于同等水平時(shí)，Vgs才開始繼續(xù)上升。

4）如何減小米勒效應(yīng)

米勒效應(yīng)其實(shí)是有害的，會(huì)導(dǎo)致開啟延時(shí)，且功耗增大，但是MOS管的工藝原因，一定會(huì)存在Cgd，所以米勒效應(yīng)不可避免。

可以通過(guò)一下措施來(lái)減小米勒效應(yīng)：

（1）提高驅(qū)動(dòng)電壓或者減小驅(qū)動(dòng)電阻，可以通過(guò)增大驅(qū)動(dòng)電流的方式，快速充電，但是可能會(huì)因?yàn)榧纳姼幸鹫袷帯?/p>

（2）ZVS零電壓開關(guān)技術(shù)可以消除米勒效應(yīng)，即在VDS為0時(shí)開啟溝道，主要用于大功率應(yīng)用上。

審核編輯 黃宇