MOS管的開通過程

一、認識米勒電容

如圖，MOS管內(nèi)部有寄生電容Cgs，Cgd，Cds。因為寄生電容的存在，所以給柵極電壓的過程就是給電容充電的過程。

其中：

輸入電容Ciss=Cgs+Cgd，

輸出電容Coss=Cgd+Cds，

反向傳輸電容Crss=Cgd，也叫米勒電容。

然而，這三個等效電容是構(gòu)成串并聯(lián)組合關(guān)系，它們并不是獨立的，而是相互影響，其中一個關(guān)鍵電容就是米勒電容Cgd。這個電容不是恒定的，它隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化，同時會影響柵極和源極電容的充電。

二、理解米勒效應(yīng)

米勒效應(yīng)是指MOS管g、d的極間電容Crss在開關(guān)動作期間引起的瞬態(tài)效應(yīng)。

可以看成是一個電容的負反饋。在驅(qū)動前，Crss上是高電壓，當驅(qū)動波形上升到閾值電壓時，MOS管導(dǎo)通，d極電壓急劇下降，通過Crss拉低g腳驅(qū)動電壓，如果驅(qū)動功率不足，將在驅(qū)動波形的上升沿閾值電壓附近留下一個階梯，如下圖。

有時甚至會有一個下降尖峰趨勢平臺，而這個平臺增加了MOS管的導(dǎo)通時間，造成了我們通常所說的導(dǎo)通損耗。

三、MOS管的開通過程

①t0—t1階段

這個過程中，驅(qū)動電流ig為Cgs充電，Vgs上升，Vds和Id保持不變。一直到t1時刻，Vgs上升到閾值開啟電壓Vg(th)。在t1時刻以前，MOS處于截止區(qū)。

②t1—t2階段

t1時刻，MOS管就要開始導(dǎo)通了，也就標志著Id要開始上升了。這個時間段內(nèi)驅(qū)動電流仍然是為Cgs充電，Id逐漸上升，在上升的過程中Vds會稍微有一些下降，這是因為下降的di/dt在雜散電感上面形成一些壓降。

從t1時刻開始，MOS進入了飽和區(qū)。在飽和有轉(zhuǎn)移特性：Id=Vgs*Gm。其中Gm是跨導(dǎo)，只要Id不變Vgs就不變。Id在上升到最大值以后，而此時又處于飽和區(qū)，所以Vgs就會維持不變。

③t2—t3階段

從t2時刻開始，進入米勒平臺時期，米勒平臺就是Vgs在一段時間幾乎維持不動的一個平臺。此時漏電流Id最大。且Vgs的驅(qū)動電流轉(zhuǎn)移給Cgd充電，Vgs出現(xiàn)了米勒平臺，Vgs電壓維持不變，然后Vds就開始下降了。

④t3~t4階段

當米勒電容Cgd充滿電時，Vgs電壓繼續(xù)上升，直至MOS管完全導(dǎo)通。

以上是MOS管開通的四個過程。

所以在米勒平臺，是Cgd充電的過程，這時候Vgs變化很小，當Cgd和Cgs處在同等水平時，Vgs才開始繼續(xù)上升。

四、米勒效應(yīng)能避免嗎?

由上面的分析可以看出米勒平臺是有害的，造成開啟延時，導(dǎo)致?lián)p耗嚴重。但因為MOS管的制造工藝，一定會產(chǎn)生Cgd，也就是米勒電容一定會存在，所以米勒效應(yīng)不能避免。

目前減小 MOS 管米勒效應(yīng)的措施如下：

1. 提高驅(qū)動電壓或者減小驅(qū)動電阻，目的是增大驅(qū)動電流，快速充電。但是可能因為寄生電感帶來震蕩問題;

2.ZVS 零電壓開關(guān)技術(shù)是可以消除米勒效應(yīng)的，即在 Vds 為 0 時開啟溝道，在大功率應(yīng)用時較多。

審核編輯：湯梓紅