詳細講解MOS管的米勒效應

米勒平臺形成的基本原理

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

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，則導通電阻下降，從而Vds下降)

詳細講解MOS管的米勒效應，以及它的形成原理

米勒效應在MOS驅動中臭名昭著，他是由MOS管的米勒電容引發(fā)的米勒效應，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通。為什么會有穩(wěn)定值這段呢?因為，在MOS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通時注入G極與其中的電荷中和，因MOS完全導通后G極電壓大于D極電壓。米勒效應會嚴重增加MOS的開通損耗。(MOS管不能很快得進入開關狀態(tài))

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

MOSFET中的米勒平臺實際上就是MOSFET處于“放大區(qū)”的典型標志

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過程

米勒效應指在MOS管開通過程會產(chǎn)生米勒平臺，原理如下。

理論上驅動電路在G級和S級之間加足夠大的電容可以消除米勒效應。但此時開關時間會拖的很長。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。

詳細講解MOS管的米勒效應，以及它的形成原理

刪荷系數(shù)的這張圖 在第一個轉折點處：Vds開始導通。Vds的變化通過Cgd和驅動源的內(nèi)阻形成一個微分。因為Vds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，然后被驅動電壓反向充電，分擔了驅動電流，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 為驅動電流.

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

t3~t4: Mosfet 完全導通,運行在電阻區(qū).Vgs繼續(xù)上升到Vgg.

詳細講解MOS管的米勒效應，以及它的形成原理

平臺后期，VGS繼續(xù)增大，IDS是變化很小，那是因為MOS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，可以認為是MOS 正處在放大期。

前一個拐點前：MOS 截止期，此時Cgs充電，Vgs向Vth逼進。

前一個拐點處：MOS 正式進入放大期

后一個拐點處：MOS 正式退出放大期，開始進入飽和期。

當斜率為dt 的電壓V施加到電容C上時(如驅動器的輸出電壓)，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。

在右側電壓節(jié)點上利用式(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上施加柵-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)

在轉換(導通或關斷)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)這一項被稱作米勒效應，它描述了電子器件中輸出和輸入之間的電容反饋。當柵-漏電壓接近于零時，將會產(chǎn)生米勒效應。

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

當Cgd通過mos放電結束后(即在平臺區(qū)Cgd先放電然后Vgs給它充電)，MOS 進入了飽和階段，Vd變化緩慢。雖然Vgs 的增長也能夠讓部分電流流想Cds，但主要的門電流是流向Cgs 。門電流的分流比：I1：I2 = Cds：Cgs ，看看電流誰分的多?

當mos放電結束后，近似地認為門電流全部流過Cgs，因此：Vgs重新開始增長。

詳細講解MOS管的米勒效應，以及它的形成原理

注意數(shù)據(jù)手冊中的表示方法

Ciss=Cgs+Cgd

Coss=Cds+Cgd

Crss=Cgd