MOSFET的米勒平臺電壓很重要，1400字教你兩種方式計算出米勒平臺電壓值

Part 01

前言

MOSFET米勒效應是指在MOSFET的開關過程中，由于柵極-漏極之間的電容Cgd的存在，漏極電壓的變化會通過該電容耦合到柵極，導致柵極電壓出現(xiàn)不希望的變化。 在MOSFET開關的過程中，特別是當漏極電壓發(fā)生快速變化時，柵極電壓需要經(jīng)歷一個過渡階段，這一階段通常表現(xiàn)為柵極電壓變化的“平臺”部分，稱為米勒平臺電壓。這時，盡管柵極驅動電壓仍在增加或減少，但柵極電流主要用于充電或放電柵極-漏極電容Cgd，使得柵極電壓變化緩慢。由于電容的充放電特性，柵極電壓和漏極電壓之間的關系呈現(xiàn)出一個相對平穩(wěn)的平臺。米勒平臺的存在通常會使得MOSFET的開關過程變得較慢，因為柵極電壓在米勒平臺上變化較慢，主要是由于電容充電的時間。而在其他階段（如柵極電壓的上升或下降階段），柵極電壓變化較快，表明MOSFET正在經(jīng)歷柵極電流的快速變化。

米勒效應使得柵極電壓的變化變得較慢從而會影響MOSFET的開關速度，其次米勒效應導致的柵極電流的增加和電容充電過程會增加開關損耗，特別是在高頻開關電路中，因為每次開關過程中都會有一定量的能量被浪費在電容的充電和放電上，從而會增加開關損耗。柵極電壓的變化可能導致MOSFET的不穩(wěn)定工作，特別是在高頻或快速開關時，這可能導致振蕩、過沖、甚至導致MOSFET損壞。

那么如何獲取MOSFET米勒平臺電壓呢？有些人第一反應是用示波器去測，示波器當然可以測出來，但是在前期原理圖設計或者器件選型階段，有沒有更快捷的方法獲取或者計算出米勒平臺電壓的值呢？當然是有的，今天我們就介紹兩種米勒平臺電壓的獲取方式，一種是讀圖，一種是計算。

Part 02

方式1：讀圖

打開MOSFET的datasheet，我們可以在后面的特性曲線中找到Vgs-Qg曲線，橫坐標是總柵極電荷Qg，縱坐標是柵源電壓Vgs，比如下圖，當柵源極電壓<4.5V時，隨著柵極電壓的增加，柵源gs寄生電容不斷充電，柵極電荷也是不斷增加的，當柵源極電壓=4.5V以后，此時，MOSFET的柵源gs寄生電容充滿電了，開始給柵漏gd寄生電容充電，此時柵極電壓基本不變，當柵漏gd寄生電容充滿電后，柵極電壓繼續(xù)增加，因此米勒平臺電壓大概是4.5V。

這種獲取米勒平臺電壓的方式存在弊端，原因是曲線是特定測試條件下得到的，比如溫度是25℃，ID是75A，VDS電壓是20V或者32V，當我們的MOSFET電路參數(shù)以及溫度跟這個不同的時候，就會存在偏差，所以接下來介紹計算的方式，計算出的米勒平臺電壓偏差會更小，更符合電路的實際情況。

Part 03

方式2：計算

米勒平臺電壓的計算公式是：Vgs_miller=Vth+(Id/K)^0.5

K：MOSFET的K值，通常也稱為跨導參數(shù)

Vth：MOSFET的開啟電壓

Id：MOSFET的漏極電流

所以知道得到K，Vth，Id就能得到米勒平臺電壓。


MOSFET規(guī)格書會給出Id-Vgs的傳輸特性曲線，以結溫25℃的Id-Vgs的傳輸特性曲線為例，我們可以通過曲線得到兩個坐標點，（Vgs1,Id1）,（Vgs2,Id2），比如（3V，4A)和（5V，300A)

基于Id=K*（Vgs-Vth)^2方程進行計算，這個方程大家應該很熟悉了。把上面兩個坐標點帶入Id=K*（Vgs-Vth)^2方程就能求解出K值，以及Vth值。這樣我們就能計算出我們實際不同漏極電流下的米勒平臺電壓了。

當然以上結算對應MOSFET的結溫是25℃，由于MOSFET的開啟電壓Vth隨溫度變化比較大，溫度越高，MOSFET的開啟電壓Vth越低，溫度系數(shù)典型值是7mV/°C（規(guī)格書一般不會給，這是個參考值），我們可以通過這個值進一步校正米勒平臺電壓。

比如如果我們算出的25℃，Vth值是1V，那125℃ Vth的值就是：

Vth_125℃=1V-0.007V/°C*（125℃-25℃）=0.3V。

然后我們就可以通過Vgs_miller=Vth+(Id/K)^0.5計算出125℃時的米勒平臺電壓了。