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MOS管的米勒效应

如图,MOS管内有寄生电容Cgs,Cgd,Cds。由于寄生电容的存在,给栅极电压的过程是给电容充电的过程。

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其中:

输入电容Ciss=Cgs Cgd,

输出电容Coss=Cgd Cds,

反向传输电容Crss=Cgd,也叫米勒电容。

然而,这三个等效电容器构成串并联组合关系。它们不是独立的,而是相互影响的。关键电容器之一是米勒电容器Cgd。这种电容器不是恒定的,它会随着栅极和漏极间电压的变化而迅速变化,同时也会影响栅极和源极电容器的充电。

米勒效应是指MOS管g、d的极间电容Crss在开关动作期间引起的瞬态效应。

可视为电容器的负反馈。驱动前,Crss当驱动波形上升到阈值电压时,上部是高压,MOS管导通,d通过极电压下降,通过Crss降低g脚驱动电压,如果驱动功率不足,沿阈值电压附近的驱动波形上升,如下图所示。

有时甚至会有一个下降的趋势平台,这个平台增加了MOS管的导通时间,造成了我们通常所说的导通损耗。

①t0—t1阶段

在此过程中,驱动电流ig为Cgs充电,Vgs上升,Vds和Id保持不变t1时刻,Vgs上升到阈值打开电压Vgs(th)。在t1时刻以前,MOS在截止区。

②t1—t2阶段

t1时刻,MOS管道将开始导通,这标志着Id开始上升。在此期间,驱动电流仍然是为了Cgs充电,Id逐渐上升,在上升的过程中Vds会因为下降而略有下降。di/dt在杂散电感上形成一些压降。

从t1时刻开始,MOS进入饱和区。饱和有转移特征:Id=Vgs*Gm。其中Gm只要是跨导Id不变Vgs就不变。Id上升到最大值后,此时处于饱和区,因此Vgs它将保持不变。

③t2—t3阶段

从t从2点开始,进入米勒平台时,米勒平台就是Vgs一个平台在一段时间内几乎保持不动。此时泄漏电流Id最大。且Vgs驱动电流转移Cgd充电,Vgs米勒平台出现了,Vgs然后保持电压不变Vds它开始下降。

④t3~t4阶段

当米勒电容Cgd充满电时,Vgs直到电压继续上升MOS完全导管。

以上是MOS管道开启的四个过程。

所以在米勒平台上,是的Cgd此时充电过程Vgs变化很小,当Cgd和Cgs在同一水平,Vgs开始继续上升。

从以上分析可以看出,米勒平台有害,导致开启延迟和严重损失。MOS管道的制造工艺必然会产生Cgd,也就是说,米勒电容器肯定会存在,所以米勒效应是不可避免的。

目前减小 MOS 管米勒效应措施如下:

1. 为了增加驱动电流,快速充电,增加驱动电压或降低驱动电阻。但寄生电感可能会引起冲击;

2.ZVS 在 Vds 为 0 大功率应用时打开沟道更多。

标签: mos场效应管栅电容

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