MOS管開關(guān)時(shí)的米勒效應(yīng)！
[導(dǎo)讀]米勒平臺(tái)形成的基本原理MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)過程，可以簡(jiǎn)單的理解為驅(qū)動(dòng)源對(duì)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(huì)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(shí)MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)；但由于米...
米勒平臺(tái)形成的基本原理
MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)過程，可以簡(jiǎn)單的理解為驅(qū)動(dòng)源對(duì)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(huì)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(shí)MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)；但由于米勒效應(yīng)，Vgs會(huì)持續(xù)一段時(shí)間不再上升，此時(shí)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(dòng)電壓的值，此時(shí)MOSFET進(jìn)入電阻區(qū)，此時(shí)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(huì)使損耗的時(shí)間加長(zhǎng)。（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(dòng)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(huì)有穩(wěn)定值這段呢？因?yàn)?，在MOS開通前，D極電壓大于G極電壓，MOS寄生電容Cgd儲(chǔ)存的電量需要在其導(dǎo)通時(shí)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(huì)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(dòng)?。∵x擇MOS時(shí)，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(tái)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(cè)量GS電壓，可以看到在電壓上升過程中有一個(gè)平臺(tái)或凹坑，這就是米勒平臺(tái)。
米勒平臺(tái)形成的詳細(xì)過程
米勒效應(yīng)指在MOS管開通過程會(huì)產(chǎn)生米勒平臺(tái)，原理如下。
理論上驅(qū)動(dòng)電路在G級(jí)和S級(jí)之間加足夠大的電容可以消除米勒效應(yīng)。但此時(shí)開關(guān)時(shí)間會(huì)拖的很長(zhǎng)。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(gè)平緩部分就是米勒平臺(tái)。
刪荷系數(shù)的這張圖 在第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處：Vds開始導(dǎo)通。Vds的變化通過Cgd和驅(qū)動(dòng)源的內(nèi)阻形成一個(gè)微分。因?yàn)閂ds近似線性下降，線性的微分是個(gè)常數(shù)，從而在Vgs處產(chǎn)生一個(gè)平臺(tái)。
米勒平臺(tái)是由于mos 的g d 兩端的電容引起的，即mos ?datasheet里的Crss 。
這個(gè)過程是給Cgd充電，所以Vgs變化很小，當(dāng)Cgd充到Vgs水平的時(shí)候，Vgs才開始繼續(xù)上升。
Cgd在mos剛開通的時(shí)候，通過mos快速放電，然后被驅(qū)動(dòng)電壓反向充電，分擔(dān)了驅(qū)動(dòng)電流，使得Cgs上的電壓上升變緩，出現(xiàn)平臺(tái)。
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(shí)間越長(zhǎng).Ig 為驅(qū)動(dòng)電流.
開始降的比較快.當(dāng)Vdg接近為零時(shí),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(tái)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(gè)平臺(tái)還是有一段長(zhǎng)度的。
這個(gè)平臺(tái)期間，可以認(rèn)為是MOS 正處在放大期。
前一個(gè)拐點(diǎn)前：MOS 截止期，此時(shí)Cgs充電，Vgs向Vth逼進(jìn)。前一個(gè)拐點(diǎn)處：MOS 正式進(jìn)入放大期后一個(gè)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(shí)(如驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓)，將會(huì)增大電容內(nèi)的電流：I=C×dV/dt ?（1）
因此，向MOSFET施加電壓時(shí)，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(huì)下降(即使是呈非線性下降)。因此，可以將連接這兩個(gè)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(shí)，將會(huì)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(gè)階段Vd變化最劇烈。平臺(tái)恰恰是在這個(gè)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(cè)中的表示方法Ciss=Cgs CgdCoss=Cds CgdCrss=Cgd
END
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MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)過程，可以簡(jiǎn)單的理解為驅(qū)動(dòng)源對(duì)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(huì)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(shí)MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)；但由于米勒效應(yīng)，Vgs會(huì)持續(xù)一段時(shí)間不再上升，此時(shí)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(dòng)電壓的值，此時(shí)MOSFET進(jìn)入電阻區(qū)，此時(shí)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(huì)使損耗的時(shí)間加長(zhǎng)。（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(dòng)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(huì)有穩(wěn)定值這段呢？因?yàn)?，在MOS開通前，D極電壓大于G極電壓，MOS寄生電容Cgd儲(chǔ)存的電量需要在其導(dǎo)通時(shí)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(huì)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(dòng)?。∵x擇MOS時(shí)，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(tái)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(cè)量GS電壓，可以看到在電壓上升過程中有一個(gè)平臺(tái)或凹坑，這就是米勒平臺(tái)。
米勒平臺(tái)形成的詳細(xì)過程
米勒效應(yīng)指在MOS管開通過程會(huì)產(chǎn)生米勒平臺(tái)，原理如下。
理論上驅(qū)動(dòng)電路在G級(jí)和S級(jí)之間加足夠大的電容可以消除米勒效應(yīng)。但此時(shí)開關(guān)時(shí)間會(huì)拖的很長(zhǎng)。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(gè)平緩部分就是米勒平臺(tái)。
刪荷系數(shù)的這張圖 在第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處：Vds開始導(dǎo)通。Vds的變化通過Cgd和驅(qū)動(dòng)源的內(nèi)阻形成一個(gè)微分。因?yàn)閂ds近似線性下降，線性的微分是個(gè)常數(shù)，從而在Vgs處產(chǎn)生一個(gè)平臺(tái)。
米勒平臺(tái)是由于mos 的g d 兩端的電容引起的，即mos ?datasheet里的Crss 。
這個(gè)過程是給Cgd充電，所以Vgs變化很小，當(dāng)Cgd充到Vgs水平的時(shí)候，Vgs才開始繼續(xù)上升。
Cgd在mos剛開通的時(shí)候，通過mos快速放電，然后被驅(qū)動(dòng)電壓反向充電，分擔(dān)了驅(qū)動(dòng)電流，使得Cgs上的電壓上升變緩，出現(xiàn)平臺(tái)。
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(shí)間越長(zhǎng).Ig 為驅(qū)動(dòng)電流.
開始降的比較快.當(dāng)Vdg接近為零時(shí),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(tái)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(gè)平臺(tái)還是有一段長(zhǎng)度的。
這個(gè)平臺(tái)期間，可以認(rèn)為是MOS 正處在放大期。
前一個(gè)拐點(diǎn)前：MOS 截止期，此時(shí)Cgs充電，Vgs向Vth逼進(jìn)。前一個(gè)拐點(diǎn)處：MOS 正式進(jìn)入放大期后一個(gè)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(shí)(如驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓)，將會(huì)增大電容內(nèi)的電流：I=C×dV/dt ?（1）
因此，向MOSFET施加電壓時(shí)，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(huì)下降(即使是呈非線性下降)。因此，可以將連接這兩個(gè)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(shí)，將會(huì)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(gè)階段Vd變化最劇烈。平臺(tái)恰恰是在這個(gè)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(cè)中的表示方法Ciss=Cgs CgdCoss=Cds CgdCrss=Cgd
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