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功率开关管米勒平台行程的过程

1. 什么是米勒效应?

米勒效应(Miller effect)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。

 

图 1: 一个理想的电压反相放大器,带有将输出连接到输入的阻抗

输入电容的增长值为

2. MOSFET的米勒电容在哪里?

在功率MOSFET中,栅极与沟道之间存在一个薄层二氧化硅,pn结间存在一个空间电荷区。因此,功率MOSFET在栅极-漏极、栅极-源极和漏极-源极之间存在寄生电容,如图2所示。

图2. 功率MOSFET的寄生电容栅-漏电容Cgd和栅-源电容Cgs主要由栅极电极的结构决定,而漏-源电容Cds则由垂直pn结的电容决定。而Cgd扮演了米勒电容的作用。

3. 什么是米勒平台?

米勒平台(Miller Plateau)展示了当MOSFET开启时,由于米勒效应导致的栅极电压停滞现象。米勒效应是因为在MOSFET的漏极和栅极之间存在有效的电容Cgd,即所谓的米勒电容。

图3. 栅极电荷与栅源电压的关系

图3是通过以恒定电流向栅极充电来开启MOSFET的同时,漏极通过限流电路被拉至Vdd而生成的。当栅极电压升至超过阈值电压后,漏极电流达到由限流电路设定的上限,此时Vds(漏源电压)开始下降,通过栅极从Cgd上置换出电荷。随着Vds从Vdd降至0V,VG(栅极电压)因Cgd上的位移电流而保持不变。这就是米勒平台。

4.为什么米勒平台在较高的Vds下变宽?

米勒平台的宽度显示了Cgd中的电荷量。对于给定的MOSFET,米勒平台的宽度是Vds在开启过程中电压范围的函数。图2中将VG与Vds对齐,以便更清晰地说明这一点。

图4. MOSFET开启过程的关键波形图1的栅极电荷曲线显示了三个Vds区间;区间1是从0V到11V,区间2是从0V到28V,区间3是从0V到44V。现在,可以明确以下事实:

Vds区间3 > Vds区间2 > Vds区间1

Vds区间3包含了区间2和区间1。

Cgd上的电荷量随Vds区间的增大而增加。

米勒平台会随着Cgd上电荷量的增加而变得更宽。

这些结论对你来说是否显得过于笼统和不可靠?

那么,让我们换个角度来看:

从电容上的电荷表达式开始:

Q = CV,其微分形式为 dQ = CdV

我们知道,Cgd并非常数,而会随着Vds的变化而变化。查看数据手册中的Cgd曲线,我们希望找到一个方程,在Vds=0处不是无穷大,并且呈指数(或类似指数)衰减。这里不会详细讨论这是如何做到的。只是选择一些看起来匹配度很高的简单形式,并尝试将它们拟合到数据上。因此,这不是基于器件的物理特性,而是基于简单的拟合。

其中:Cgdo=1056 pF,kc=0.41—— 一个任意的比例系数

将这个拟合模型与数据手册对比,我们可以看到:

因此,将Cgd模型表达式代入电荷方程的微分形式,并对两边进行积分后,我们得到:

  

图5. Cgd电荷随Vds的变化曲线

图5显示,对于Vds的更大变化,Q始终在增加。

唯一使这不成立的情况是Cgd在某些Vds值下变为负值,但这在物理上是不可能的。所以,更多的Vds变化会导致更多的电荷积累。

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2025-01-20 10:43

米勒效应(Miller effect)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。

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tanb006
LV.10
3
2025-01-20 23:39
@听听1234
米勒效应(Miller effect)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。

所以,还是电容的问题哈。没有结电容,就没有这个问题了吧

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2025-01-20 23:50

在功率MOSFET中,栅极与沟道之间存在一个薄层二氧化硅,pn结间存在一个空间电荷区。因此,功率MOSFET在栅极-漏极、栅极-源极和漏极-源极之间存在寄生电容,寄生电容大点好还是小店好?

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only one
LV.8
5
2025-01-21 00:02

米勒平台(Miller Plateau)展示了当MOSFET开启时,由于米勒效应导致的栅极电压停滞现象。米勒效应是因为在MOSFET的漏极和栅极之间存在有效的电容Cgd,即所谓的米勒电容。用处很大。

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2025-01-26 22:55

米勒效应应该会导致很多意想不到的结果吧,平时需要注意这些问题,设计时需要综合考虑。

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2025-01-27 00:30

划重点 米勒电容会导致电荷积累

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旻旻旻
LV.8
8
2025-02-16 15:24

在栅极和源极之间并联一个小电容(如0.1Ciess),可以分担米勒电容产生的电流,但可能会增加开关损耗

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2025-02-20 00:11

米勒平台的宽度显示了Cgd中的电荷量。对于给定的MOSFET,米勒平台的宽度是Vds在开启过程中电压范围的函数,米勒平台有好处也有坏处

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only one
LV.8
10
2025-02-21 00:05

米勒效应(Miller effect)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,该平台是好事吗?

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2025-02-21 00:18

在功率MOSFET中,栅极与沟道之间存在一个薄层二氧化硅,pn结间存在一个空间电荷区。因此,功率MOSFET在栅极-漏极、栅极-源极和漏极-源极之间存在寄生电容,可以消除寄生参数吗?

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dy-XU5vrphW
LV.8
12
2025-02-21 08:50

怎么样用米勒平台来计算信号传输功率

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dy-nmLUWFNr
LV.9
13
2025-02-21 09:51

米勒效应对器件正常工作有哪些不利影响

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XHH9062
LV.9
14
2025-02-24 23:37

如何正确的消除米勒平台

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dy-XU5vrphW
LV.8
15
2025-02-25 09:38

米勒效应对系统产生的影响该怎么评估

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dy-TMelSvc9
LV.9
16
2025-02-25 17:13

米勒效应对系统传输有哪些影响

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旻旻旻
LV.8
17
2025-07-13 21:22

在宽带放大链中,通过控制米勒电容来整形带宽与群延时,降低码间干扰

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cwm4610
LV.6
18
2025-07-25 10:32

米勒效应,具体是什么?有那些用途?这么具体来使用?

值得学习和推广!

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dy-TMelSvc9
LV.9
19
2025-07-25 17:23

米勒平行转移的主要原理是什么

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2025-07-25 20:55

米勒电容是把双韧剑,一些场合不需要,一些场合可以利用这个特性

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方笑尘MK
LV.8
21
2025-11-10 18:10

密勒效应可以让管子在线性区短暂停留,减缓 dv/dt 与 di/dt,降低 EMI 和电压尖峰

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tmpeger
LV.10
22
2025-11-13 22:37

在整流桥导通的选通脉冲期间,峰值检波器测量最大信号的幅值

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黑夜公爵
LV.10
23
2025-11-20 22:25

为输入元件提供保护并使峰值漏极电压维持在其700VBVDSS额定值

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2025-12-14 20:04

米勒平台是由于米勒效应导致的栅极电压停滞现象,是因为在MOSFET的漏极和栅极之间存在有效的电容Cgd。

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