说说MOSFET中的米勒效应.docx

引言本文主要介绍了米勒效应的由来，并详细分析了MOSFET开关过程米勒效应的影响，帮助定性理解米勒平台的形成机制。最后给出了场效应管栅极电荷的作用。假设一个增益为-AV的理想反向电压放大器OVo¼o-Z；在放大器的输出和输入端之间连接一个阻值为Z的阻抗。容易得到,whereCM=C(1+A1.).把阻抗Z替换为容值为C的电容，Z=whereCMC(I+4，)由此可见，反向电压放大器增加了电路的输入电容，并且放大系数为(1+Av)0这个效应最早由JOhnMiltonMiner发现，称为米勒效应。以下来自维基百科的解释：米勒效应(MiIlereffeCt)是在电子学中，反相放大电路中，输入与输出之间的分布电容或寄生电容由于放大器的放大作用，其等效到输入端的电容值会扩大1+K倍,其中K是该级放大电路电压放大倍数。虽然一般密勒效应指的是电容的放大，但是任何输入与其它高放大节之间的阻抗也能够通过密勒效应改变放大器的输入阻抗。勒效应分析MoSFET中栅-漏间电容，构成输入（GS）输出（DS）的反馈回路，MOSFET的米勒效应就形成了。在t-tl时间内，VGS上升到MoSFET的阈值电压VG（TH）。在tl-t2时间内，VGS继续上升到米勒平台电压，漏极电流ID从0上升到负载电流。（注：在漏极电流IDS未到负载电流ID时，一部分的负载电流（IDS-ID）流过二极管D,二极管导通MoSFET的漏极电压VDS被VDD钳位，保持不变，驱动电流只给CGS充电，VGS电压升高。一旦IDS达到负载电流ID,二极管D反向截止，MOSFET的漏极电压VDS开始下降，驱动电流全部转移给CGD充电,VGS也就保持米勒平台电压不变。）在t2-t3时间内，VGS一直处于平台电压，VDS开始下降至正向导通电压VF0栅极电荷首先，我们看一下MoSFET寄生电容的大体情况。在MOSFET的DATASHEET中，采用的定义方法如图所示。需要注意的是，Crss就是我们所说的CGDOCjSSInputcapacitance.EqualsCgs+CgdwithCdSshorted.CrSSReversetransfercapacitance,CgdCOSSOutputcapacitance.EqualsCdS+CgdQgTotalgatecharge.TheamountofchargeconsumedbythecapacitanceofgateQgSGatesourcecharge.Thechargeconsumedbythegatesourcecapacitance.QgdGatedraincharge.Thechargeconsumedbythegatedraincapacitance.一般在MOSFET关闭状态下，CGS比CGD要大很多。以IRFL4310为例,CiMInputCapacitance330PFVGS=OVVds=25V/=1.0MHz.SeeFig.5CossOutputCapacitance92ReverseTransferCapacitance54IRFL4310,Ciss=CGS+CGD=330pF,Crss=CGD=54pF,贝J,CGS=Ciss-CGD=276pF。需要指出的是两者的值都与电容两端的电压相关，这也就是为什么在DATASHEET中会标明测试的条件。几乎所有的MOSFET规格书中，会给出栅极电荷的参数。栅极电荷让设计者很容易计算出驱动电路开启MOSFET所需要的时，Q=I*t间。例如一个器件栅极电荷Qg为20nC,如果驱动电路提供ImA充电电流的话，需要20US来开通该器件；如果想要在20ns就开启，则需要把驱动能力提高到1A。如果利用输入电容的话，就没有这么方便的计算开关速度了。下图是栅极电荷波形，QGS被定义为原点与MillerPlateau(VGP)起点之间的电荷值；QGD被定义为从VGP到效应平台末端之间的电荷值；QG被定义为从原点到波曲线顶点之间的电压，此时驱动电压值VGS与装置的实际栅极电压值相等。备注(>且衽陵，M(nC)栅极电荷波形图