米勒平臺形成的基本原理

 

MOSFET的柵極驅(qū)動過程，可以簡單的理解為驅(qū)動源對MOSFET的輸入電容（主要是柵源極電容Cgs）的充放電過程；當(dāng)Cgs達(dá)到門檻電壓之后， MOSFET就會進(jìn)入開通狀態(tài)；當(dāng)MOSFET開通后，Vds開始下降，Id開始上升，此時MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)；但由于米勒效應(yīng)，Vgs會持續(xù)一段時間不再上升，此時Id已經(jīng)達(dá)到最大，而Vds還在繼續(xù)下降，直到米勒電容充滿電，Vgs又上升到驅(qū)動電壓的值，此時MOSFET進(jìn)入電阻區(qū)，此時Vds徹底降下來，開通結(jié)束。

 

由于米勒電容阻止了Vgs的上升，從而也就阻止了Vds的下降，這樣就會使損耗的時間加長。（Vgs上升，則導(dǎo)通電阻下降，從而Vds下降）

 

 

米勒效應(yīng)在MOS驅(qū)動中臭名昭著，他是由MOS管的米勒電容引發(fā)的米勒效應(yīng)，在MOS管開通過程中，GS電壓上升到某一電壓值后GS電壓有一段穩(wěn)定值，過后GS電壓又開始上升直至完全導(dǎo)通。為什么會有穩(wěn)定值這段呢？因?yàn)椋贛OS開通前，D極電壓大于G極電壓，MOS寄生電容Cgd儲存的電量需要在其導(dǎo)通時注入G極與其中的電荷中和，因MOS完全導(dǎo)通后G極電壓大于D極電壓。米勒效應(yīng)會嚴(yán)重增加MOS的開通損耗。（MOS管不能很快得進(jìn)入開關(guān)狀態(tài)）

 

所以就出現(xiàn)了所謂的圖騰驅(qū)動??！選擇MOS時，Cgd越小開通損耗就越小。米勒效應(yīng)不可能完全消失。

 

MOSFET中的米勒平臺實(shí)際上就是MOSFET處于“放大區(qū)”的典型標(biāo)志。

 

用用示波器測量GS電壓，可以看到在電壓上升過程中有一個平臺或凹坑，這就是米勒平臺。

 

米勒平臺形成的詳細(xì)過程

 

米勒效應(yīng)指在MOS管開通過程會產(chǎn)生米勒平臺，原理如下。

 

理論上驅(qū)動電路在G級和S級之間加足夠大的電容可以消除米勒效應(yīng)。但此時開關(guān)時間會拖的很長。一般推薦值加0.1Ciess的電容值是有好處的。

 

下圖中粗黑線中那個平緩部分就是米勒平臺。

 

 

刪荷系數(shù)的這張圖 在第一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)處：Vds開始導(dǎo)通。Vds的變化通過Cgd和驅(qū)動源的內(nèi)阻形成一個微分。因?yàn)閂ds近似線性下降，線性的微分是個常數(shù)，從而在Vgs處產(chǎn)生一個平臺。

 

米勒平臺是由于mos 的g d 兩端的電容引起的，即mos  datasheet里的Crss 。

 

這個過程是給Cgd充電，所以Vgs變化很小，當(dāng)Cgd充到Vgs水平的時候，Vgs才開始繼續(xù)上升。

 

Cgd在mos剛開通的時候，通過mos快速放電，然后被驅(qū)動電壓反向充電，分擔(dān)了驅(qū)動電流，使得Cgs上的電壓上升變緩，出現(xiàn)平臺。

 

 

t0~t1: Vgs from 0 to Vth.Mosfet沒通.電流由寄生二極管Df.

t1~t2: Vgs from Vth to Va. Id 

t2~t3: Vds下降.引起電流繼續(xù)通過Cgd. Vdd越高越需要的時間越長.

Ig 為驅(qū)動電流.

 

開始降的比較快.當(dāng)Vdg接近為零時,Cgd增加.直到Vdg變負(fù),Cgd增加到最大.下降變慢.

 

t3~t4: Mosfet 完全導(dǎo)通,運(yùn)行在電阻區(qū).Vgs繼續(xù)上升到Vgg.

 

 

平臺后期，VGS繼續(xù)增大，IDS是變化很小，那是因?yàn)镸OS飽和了。。。，但是，從樓主的圖中，這個平臺還是有一段長度的。

 

這個平臺期間，可以認(rèn)為是MOS 正處在放大期。

 

前一個拐點(diǎn)前：MOS 截止期，此時Cgs充電，Vgs向Vth逼進(jìn)。

 

前一個拐點(diǎn)處：MOS 正式進(jìn)入放大期。

 

后一個拐點(diǎn)處：MOS 正式退出放大期，開始進(jìn)入飽和期。

 

當(dāng)斜率為dt 的電壓V施加到電容C上時(如驅(qū)動器的輸出電壓)，將會增大電容內(nèi)的電流：

 

I=C×dV/dt  （1）

 

因此，向MOSFET施加電壓時，將產(chǎn)生輸入電流Igate = I1 + I2，如下圖所示。

 

 

在右側(cè)電壓節(jié)點(diǎn)上利用式(1)，可得到：

 

I1=Cgd×d(Vgs-Vds)/dt=Cgd×(dVgs/dt-dVds/dt)     （2）

 

I2=Cgs×d(Vgs/dt)    （3）

 

如果在MOSFET上施加?xùn)?源電壓Vgs，其漏-源電壓Vds 就會下降(即使是呈非線性下降)。因此，可以將連接這兩個電壓的負(fù)增益定義為：

 

Av=- Vds/Vgs  （4）

 

將式(4)代入式(2)中，可得：

 

I1=Cgd×（1+Av）dVgs/dt   （5）

 

在轉(zhuǎn)換(導(dǎo)通或關(guān)斷)過程中，柵-源極的總等效電容Ceq為：

 

Igate=I1+I2=(Cgd×(1+Av)+Cgs)×dVgs/dt=Ceq×dVgs/dt   （6）

 

式中(1+Av)這一項(xiàng)被稱作米勒效應(yīng)，它描述了電子器件中輸出和輸入之間的電容反饋。當(dāng)柵-漏電壓接近于零時，將會產(chǎn)生米勒效應(yīng)。

 

Cds分流最厲害的階段是在放大區(qū)。為啥？ 因?yàn)檫@個階段Vd變化最劇烈。平臺恰恰是在這個階段形成。你可認(rèn)為：門電流Igate完全被Cds吸走，而沒有電流流向Cgs。

 

 

注意數(shù)據(jù)手冊中的表示方法

 

Ciss=Cgs+Cgd

Coss=Cds+Cgd

Crss=Cgd