#征文#谈谈对MOS管米勒平台电压的理解

新的一年,祝大伙事业蒸蒸日上,前兔似锦年华。

网上关于MOS管米勒平台的解释很多,今天谈谈自己对此平台的理解,以期给大家不一样的解释感受,若有不足支持,欢迎指出,谢谢。

对于MOSFET管,米勒效应(Miller Effect)指其输入输出之间的分布电容(栅漏电容)在反相放大作用下,使得等效输入电容值放大的效应。由于米勒效应,MOSFET栅极驱动过程中,会形成平台电压,引起开关时间变长,开关损耗增加,给MOS管的正常工作带来非常不利的影响。话不多说,直接上图:

米勒平台指的是在t2到t3这段时间内,Vds的电压持续下降,但是未达到t3时刻的可变电阻区,id达到最大值,而Vgs此时基本维持不变,我们知道要让MOS管达到可变电阻区的条件是,Vgs-Vth>Vds,只有当Vgs足够大,Vds足够小,从图中可以看出在t3后期阶段,更容易达到可变电阻区。我们回到米勒平台电压的问题,在该阶段,明明给栅极电压充电了,但为什么会出Vgs电压值基本不变呢(以NMOS管为例),我们观察下MOS管的寄生参数模型:

可以看到存在Cgs,Cgd,Cds寄生电容,在t0到t2时间段,Vgs持续上升,Vds持续下降,注意观察在t2时刻左右,米勒平台出现,此时出现Vds和Vgs的交点,在这拐点之后,Vgs值大于Vds的值,即从此刻开始,栅极电压大于漏极电压,也就是说从此刻开始,给栅极端充电的电荷会有一部分转移到漏极(电容电压由高处流向低处),但为什么会出现Vgs的电压基本不变,可以这样理解,如果说后端负载不变,那么给栅极电容充满电后,栅极电荷会转移一部分到漏极,只要栅极电压比漏极高,电荷就会持续不断的转向漏极,同时Vgs端的电压和Vds端的电压也会持续上升,只有当后端负载持续增加,从曲线上看就是Vds端的电压持续下降,可以理解成前端电荷无法满足后端负载的需求,导致负载端电压被拉低,回到MOS管上,此时的情况应该是给栅极充电的电荷,由于Vds的压降持续下降,新增加的电荷基本都用来供给Vds(只是还是无法保证Vds电压上升而已),而Vgs由于无新增加的电荷,从而导致Vgs的电压基本维持不变。

      在t3点时刻以后,当出现Vgs-Vth>Vds时,MOS管进入可变电阻区,Vds达到了极限电压状态,跟内部的Rdson有关,此时由于Vds压降不再下降,给栅极充电的电荷已经给栅极充电(栅极充电的电荷此时也应该给漏极再充电,由于漏极不再持续下降,也就是此时的电荷需求没有之前那么大了,栅极可以存储一部分的电荷),栅极电压进而可以持续上升,一直达到给栅极充电的电压幅值,一直达到t4阶段。

       为了快速度过平台电压,我们需要Vgs的值快速增加,一方面需要增加输入,一方面减小后端需求,因而可以考虑增大前端输入电流/选择寄生电容Cds更加小的MOS管,仅需求更小的电荷即可给后端充电,可以保留更多的电荷保证Vgs电压升高到满足可变电阻区,这样带来的影响就是加快了MOS管的导通时间,从而丰富了谐波高次频率。

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  • dy-pX7k9UsY 2星期前
    有收获。
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  • dy-mZaPFTcv 2星期前
    内容通俗易懂,很不错。
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  • dy-1PrwrsNZ 2星期前
    不错
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  • dy-VNNIMGs8 2星期前
    写的不错
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  • dy-PZCvUC1L 3星期前
    新年快乐😊
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  • dy-lyd1vZ59 3星期前
    学习了,新年快乐。
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  • dy-Bu9Vxudd 3星期前
    受益匪浅
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