0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

臭名昭著的MOS管米勒效应讲解

电子设计 来源:电子设计 作者:电子设计 2020-12-24 15:45 次阅读

如下是一个NMOS的开关电路,阶跃信号VG1设置DC电平2V,方波(振幅2V,频率50Hz),T2的开启电压2V,所以MOS管T2会以周期T=20ms进行开启和截止状态的切换。

首先仿真Vgs和Vds的波形,会看到Vgs=2V的时候有一个小平台,有人会好奇为什么Vgs在上升时会有一个小平台?

MOS管Vgs小平台

带着这个疑问,我们尝试将电阻R1由5K改为1K,再次仿真,发现这个平台变得很小,几乎没有了,这又是为什么呢?

MOS管Vgs小平台有改善

为了理解这种现象,需要理论知识的支撑。

MOS管的等效模型

我们通常看到的MOS管图形是左边这种,右边的称为MOS管的等效模型。

其中:Cgs称为GS寄生电容,Cgd称为GD寄生电容,输入电容Ciss=Cgs+Cgd,输出电容Coss=Cgd+Cds,反向传输电容Crss=Cgd,也叫米勒电容。

如果你不了解MOS管输入输出电容概念,请点击:带你读懂MOS管参数「热阻、输入输出电容及开关时间」

米勒效应的罪魁祸首就是米勒电容,米勒效应指其输入输出之间的分布电容Cgd在反相放大的作用下,使得等效输入电容值放大的效应,米勒效应会形成米勒平台。

首先我们需要知道的一个点是:因为MOS管制造工艺,必定产生Cgd,也就是米勒电容必定存在,所以米勒效应不可避免。

那米勒效应的缺点是什么呢?

MOS管的开启是一个从无到有的过程,MOS管D极和S极重叠时间越长,MOS管的导通损耗越大。因为有了米勒电容,有了米勒平台,MOS管的开启时间变长,MOS管的导通损耗必定会增大。

仿真时我们将G极电阻R1变小之后,发现米勒平台有改善?原因我们应该都知道了。

MOS管的开启可以看做是输入电压通过栅极电阻R1对寄生电容Cgs的充电过程,R1越小,Cgs充电越快,MOS管开启就越快,这是减小栅极电阻,米勒平台有改善的原因。

那在米勒平台究竟发生了一些什么?

以NMOS管来说,在MOS管开启之前,D极电压是大于G极电压的,随着输入电压的增大,Vgs在增大,Cgd存储的电荷同时需要和输入电压进行中和,因为MOS管完全导通时,G极电压是大于D极电压的。

所以在米勒平台,是Cgd充电的过程,这时候Vgs变化则很小,当Cgd和Cgs处在同等水平时,Vgs才开始继续上升。

我们以下右图来分析米勒效应,这个电路图是一个什么情况?

MOS管D极负载是电感加续流二极管,工作模式和DC-DC BUCK一样,MOS管导通时,VDD对电感L进行充电,因为MOS管导通时间极短,可以近似电感为一个恒流源,在MOS管关闭时,续流二极管给电感L提供一个泄放路径,形成续流。

MOS管的开启可以分为4个阶段。

t0~t1阶段

从t0开始,G极给电容Cgs充电,Vgs从0V上升到Vgs(th)时,MOS管都处于截止状态,Vds保持不变,Id为零。

t1~t2阶段

从t1后,Vgs大于MOS管开启电压Vgs(th),MOS管开始导通,Id电流上升,此时的等效电路图如下所示,在IDS电流没有达到电感电流时,一部分电流会流过二极管,二极管DF仍是导通状态,二极管的两端处于一个钳位状态,这个时候Vds电压几乎不变,只有一个很小的下降(杂散电感的影响)。

t1~t2阶段等效电路

t2~t3阶段

随着Vgs电压的上升,IDS电流和电感电流一样时,MOS管D极电压不再被二极管DF钳位,DF处于反向截止状态,所以Vds开始下降,这时候G极的驱动电流转移给Cgd充电,Vgs出现了米勒平台,Vgs电压维持不变,Vds逐渐下降至导通压降VF。

t2~t3阶段等效电路

t3~t4阶段

当米勒电容Cgd充满电时,Vgs电压继续上升,直至MOS管完全导通。

结合MOS管输出曲线,总结一下MOS管的导通过程

t0~t1,MOS管处于截止区;t1后,Vgs超过MOS管开启电压,随着Vgs的增大,ID增大,当ID上升到和电感电流一样时,续流二极管反向截止,t2~t3时间段,Vgs进入米勒平台期,这个时候D极电压不再被续流二极管钳位,MOS的夹断区变小,t3后进入线性电阻区,Vgs则继续上升,Vds逐渐减小,直至MOS管完全导通。

审核编辑:符乾江
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电容
    +关注

    关注

    99

    文章

    5956

    浏览量

    149748
  • MOS
    MOS
    +关注

    关注

    31

    文章

    1232

    浏览量

    93302
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    MOS的阈值电压是什么

    MOS的阈值电压(Threshold Voltage)是一个至关重要的参数,它决定了MOS(金属氧化物半导体场效应晶体管)的导通与截止状
    的头像 发表于 10-29 18:01 133次阅读

    mosMOS的使用方法

    MOS,即金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是一种电压驱动大电流型器件,在电路中尤其是动力系统中有着广泛的应用。以下是MOS的使用方法及
    的头像 发表于 10-17 16:07 207次阅读
    <b class='flag-5'>mos</b><b class='flag-5'>管</b>和<b class='flag-5'>MOS</b><b class='flag-5'>管</b>的使用方法

    米勒平台造成的对开启

    MOS的上下桥驱动中,有这种现象。如下图,一个管子处在米勒平台的时候,会给另一个管子的Vgs电压充电。我用的这个管子的阈值电压最小值是1.4V,这就有可能会导致上下两个直通。这是
    的头像 发表于 10-08 17:08 154次阅读
    <b class='flag-5'>米勒</b>平台造成的对<b class='flag-5'>管</b>开启

    浅谈放大器的米勒效应

    放大器的米勒效应(Miller Effect),也称为密勒效应或反馈电容倍增效应,是电子学中的一个重要概念,尤其在模拟电路设计中具有显著影响。它主要涉及到放大器中反馈电容对电路性能的影
    的头像 发表于 08-16 17:05 1465次阅读

    mos的原理与特点介绍

    MOS是金属-氧化物-半导体场效应晶体管的简称,是一种广泛应用于集成电路中的微型电子元件。 MOS即MOSFET,中文全称是金属-氧化物
    的头像 发表于 06-09 11:51 950次阅读
    <b class='flag-5'>mos</b><b class='flag-5'>管</b>的原理与特点介绍

    关于MOS电路工作原理的讲解

    MOS的话题虽说是老生常谈,但这份资料几年前就有人给我分享过,这是网上评价非常高的一篇关于MOS电路工作原理的讲解,从管脚的识别,到极性
    发表于 04-22 12:26 438次阅读
    关于<b class='flag-5'>MOS</b><b class='flag-5'>管</b>电路工作原理的<b class='flag-5'>讲解</b>

    FPGA与GPU在神经网络构建中的对比研究

    嵌入式工程师常见的情况是在硬件加速器(如FPGA)和主机CPU之间建立通信。这项工作因其繁琐和容易出错而臭名昭著
    发表于 02-22 16:30 704次阅读
    FPGA与GPU在神经网络构建中的对比研究

    米勒效应的本质是什么?

    效应管和IGBT的驱动经常听到米勒效应这个词,查阅了一些资料是栅极和漏极之间的等效电容,这个等效电容在场效应管或者IGBT开通的时候在某一阶段会放大较多倍,进而导致驱动电路需要提供的
    发表于 01-11 16:47

    multisim怎么修改场效应管MOS的参数

    Multisim是一种基于电路仿真的软件,可以用于仿真和分析各种电路,包括场效应管MOS。要修改MOS的参数,首先需要了解MOS的基本原理和参数,然后使用Multisim的工具来修改这
    的头像 发表于 01-04 11:03 8793次阅读

    如何查看MOS的型号和功率参数

    Field-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常见的半导体器件,广泛应用于各种电子设备中。在实际应用中,我们需要了解MOS的型号和功率参数,以便选择合适的
    的头像 发表于 12-28 16:01 7816次阅读

    n沟道mos和p沟道mos详解

    效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)是一种利用电场效应来控制电流的半导体器件。根据导电沟道的类型,场效应晶体管可以分为n沟道和p沟道两种类型。本文将对n沟道M
    的头像 发表于 12-28 15:28 1.9w次阅读
    n沟道<b class='flag-5'>mos</b><b class='flag-5'>管</b>和p沟道<b class='flag-5'>mos</b><b class='flag-5'>管</b>详解

    影响mos寿命的因素

    MOS(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为一种常见的电子元件,其寿命的长短对于电子产品的质量和可靠性都有着重要的影响。而影响MOS寿命的
    的头像 发表于 12-22 11:43 1663次阅读

    在半导体开关中使用共源共栅拓扑消除米勒效应

    在半导体开关中使用共源共栅拓扑消除米勒效应
    的头像 发表于 12-07 11:36 503次阅读
    在半导体开关中使用共源共栅拓扑消除<b class='flag-5'>米勒</b><b class='flag-5'>效应</b>

    MOS开通过程的米勒效应及应对措施

    MOS开通过程的米勒效应及应对措施
    的头像 发表于 11-27 17:52 3129次阅读
    <b class='flag-5'>MOS</b><b class='flag-5'>管</b>开通过程的<b class='flag-5'>米勒</b><b class='flag-5'>效应</b>及应对措施

    MOS和场效应管有什么关系?

    MOS和场效应管有什么关系?对于初学者来说,这两个名字常常让人混淆,MOS管到底是不是场效应管
    的头像 发表于 11-13 17:23 1639次阅读
    <b class='flag-5'>MOS</b><b class='flag-5'>管</b>和场<b class='flag-5'>效应</b>管有什么关系?