由于翻译问题,也叫密勒效应。在MOSFET的开关电路中,根据课本上学习的MOSFET原理,给N沟道MOSFET的栅极(G)加一个栅源电压VGS大于开启电压Vth,MOSFET就会导通,当VDS<VGS-Vth,就进入可变电阻区,也就是“开”的状态。当VGS<Vth时,MOSFET的沟道会消失处于关断状态,也就是“关”的状态。但,事实上MOSFET开启不是简单这样的过程,会发现VDS下降会有一个时间,VGS爬升也会有一个时间,甚至有一个平台期,VGS不怎么变化。跟控制信号波形不一样。

VGS实测波形

发现这个现象,最初是美国科学家罗伯特·米勒(Robert Miller)发现的,所以以他的名字进行了命名。MOSFET中的米勒效应,主要产生的原因是MOSFET的寄生电容。

在MOSFET的规格书里面会看到三个电容,分别是:

输入电容Ciss = Cgd + Cgs

输出电容Coss = Cgd + Cds

反向传输电容Crss = Cgd

MOSFET规格书截图

通过规格书可以看到,Cgs=Ciss-Cgd远大于Cgd

MOSFET的寄生电容及等效电路

如上图图可知,由于MOSFET的结构会带来很多寄生电容,Cgd和Cds都有标注在那个地方,而Cgs没有看见它的身影。Cgs电容为:

Cp是栅极和p型体之间的电容:它受栅极、漏电压和沟道长度影响。Cp是Cgs组成中唯一受漏电压(Vds)的变化影响的部分。当Vds增大时,耗尽区会扩大至p型体并使Cp的值减小。因为耗尽区不超过p型体的10%。因此,因Vds而导致的Cgs变化极小。

Cgd它受栅极和漏极的电压影响。Vds有变化时,Cgd下的区域(n--遇到栅极氧化物的漂移区)会发生变化,并且电容值会受到影响。

Cds厚度的变化而变化,该厚度为p型体和n-漂移区的结点厚度,随Vds而变化。

对于MOSFET的米勒效应,网上有很多分析,很多过程,其实来源于美信半导体的一篇应用文档,都没有怎么讲清楚开启过程中的一些问题点,都是含糊不清的一笔带过。我接下来的文章我尽量把这个过程讲清楚。

美信半导体对MOSFET开启过程分析文档截图

MOSFET的米勒效应是好还是坏呢?在我看来,好坏要看应用场景,比如用到开关电源,MOSFET在频繁的开关,米勒效应会影响开关速度,再就是Vds的下降时间变长会导致损耗变大,发热变严重。但是如果运用在开机电路中,MOSFET只开一次,前面说的问题就没有那么重要,反而还可以依靠米勒效应来调整电源上升时间,从而降低inrush current(浪涌电流)。

下一篇文章将详细分析MOSFET的开启过程,解决现在以前分析#一人一句为考研加油#过程中的一些矛盾点。
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小陈电子

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一名硬件工程师,带领大家学习硬件知识。
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