MOSFET米勒效应详解

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。虽然一般密勒效应指的是电容的放大，但是任何输入与其它高放大节之间的阻抗也能够通过密勒效应改变放大器的输入阻抗。米勒效应是以约翰·米尔顿·米勒命名的。1919年或1920年密勒在研究真空管三极管时发现了这个效应，但是这个效应也适用于现代的半导体三极管。说白了就是通过电容输出对输入产生了影响。

在MOSFET中也有一个由于电容引起输出变化的一个概念，叫做米勒平台，它是MOSFET动态特性的关键参数，也是影响开关性能的重要阶段。

谈起米勒平台就不得不从MOSFET中的电容开始，一般在MOSFET的datasheet中会给出电荷的数值，根据公式电荷Q=C*V， 所以datasheet中的电荷Q值是高度依赖于测试的电压和其他测试条件的，在横向比较不同的元件时，需要注意这一点。下面动态特性表格中的QG(tot), QGS和QGD就是在表征MOSFET开启/ 关闭所需要多少的充电/ 放电的栅极电荷。多需要的电荷量越多，开启/ 关闭的速度就越慢，开关损耗也就越大。在开关电路的使用中这一点尤其重要。

MOSFET可以等效成下面的符号：在栅极G，源极S和漏极D之间都存在电容。右侧为开启和关闭的电压电流波形。

MOSFET中的电容到底是怎样影响MOSFET的开关过程的呢？可以从下面的图示中清楚地了解：

一、开启过程详解：

0~t1：驱动电路对MOSFET的栅极电容Cgs充电，栅极电压上升。

t1~t2：栅极电压Vgs上升到开启门限电压Vgsth，MOSFET开始导通， 电流Id从0开始上升，但漏极电压Vd不变，Vgs继续充电上升。

t2~t3：在t2时刻，Vgs上升至米勒平台电压Vgs(plateau)，意味着Cgs已经充满，漏极电流Id已经达到饱和（Id=Vds/Rdson），由于MOSFET已经完全导通，故Vds开始下降，电荷就会通过Cgd流向源极S，但同时栅极还在继续对Cgd进行充电，这样针对于Cgd的一充一放，就导致了栅极电压呈现出变化缓慢或者不变的情况，这个栅极电压不变的阶段就是米勒平台。

t3~t4：当Vds下降到最低并且不在变化后，也意味着Cgd的充放电的结束。但驱动电路会对栅极的QG(tot)继续充电，直至充满。

下面是一张实测的波形，可以清楚地看到开启过程中的米勒平台的存在。

二、关闭过程详解：

关闭过程也就是对栅极电荷的放电过程。

t1~t2：驱动电路对栅极进行放电，Vgs下降，漏极电流Id不变。

t2~t3：栅极电压Vgs下降到米勒平台电压Vgs(plateau)，同开启一样，Cgd在驱动电路和Vds的充放电拉扯下使得栅极电压Vgs下降速度变化或不在下降，出现了下降过程中的米勒平台。

t3~t4：当Vds到达最大值后，一位置Cgd的充放电结束，Vgs继续下降到Vgs(th)，MOSFET开始关闭，电流Ids开始下降直到完全关闭。

米勒平台是MOSFET使用过程中永恒的话题，它对开关损耗，热性能及EMC辐射都起着至关重要的作用。

以上的内容希望对大家有所帮助，也希望大家给予反馈和指正，互相交流，共同进步！