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mos管米勒平台形成原因

发布时间:2024-12-22编辑:国产MOS管厂家浏览:0

### 一、MOS管米勒平台的形成背景

在现代电子设备和系统中,金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)已经成为关键的元件之一。然而,在使用mosFET时,一个常见的现象便是米勒平台的形成。这一现象对开关性能的影响不可忽视,因此理解其成因与机制对于优化电路设计具有重要意义。

### 二、mos管的基础知识

MOSFET是一种电压控制型器件,广泛用于模拟和数字电路中。它通过电场效应来调控源极(S)和漏极(D)之间的电流。在N型MOSFET中,当栅极(G)相对于源极的电压(Vgs)达到某一阈值(Vth),导电沟道形成,从而使得源极和漏极之间能够通电。

### 三、寄生电容的存在

在实际的MOSFET结构中,存在着几种寄生电容:栅源电容(Cgs)、栅漏电容(Cgd)和漏源电容(Cds)。这些寄生电容是米勒平台形成的关键因素之一。其中,Cgd即栅漏电容,对MOSFET的开关特性影响尤为显著。


mos管米勒平台形成原因


### 四、米勒平台的形成过程

1. **初始阶段(t0-t1):**当驱动电压开始向栅极充电时,Vgs逐渐上升至门槛电压Vth,此时MOSFET尚未导通,Id为零,Vds保持不变。

2. **导通初期(t1-t2):**一旦Vgs超过Vth,MOSFET开始导通,Id开始上升,而Vds仍维持不变,因为续流二极管仍处于导通状态。这段时间内,驱动电流主要用于给Cgs充电。

3. **米勒平台期(t2-t3):**当漏极电流Id上升到接近电感电流时,续流二极管关断,Vds开始下降。此时,栅极驱动电流主要流向Cgd,导致Vgs保持不变或微小上升,形成米勒平台。

4. **剩余阶段(t3-t4):**随着Cgd充电完成,Vgs再次上升直至完全导通,MOSFET进入饱和或线性工作区,导通电阻进一步降低,漏极电压彻底降下来,开通结束。

米勒平台的出现是由于在t2-t3期间,Cgd电容的快速充电阻碍了Vgs的进一步升高,同时漏极电压迅速变化,导致Vgs出现平台。这一现象会延长MOSFET的开通时间,增加开通损耗,并可能引起电路中的震荡和电磁干扰。

### 五、影响因素及解决方法

1. **影响因素:**影响米勒平台的主要因素包括栅极驱动速度、寄生电容大小以及电路中的寄生电感。较快的栅极驱动速度和较大的Cgd会使米勒效应更加显著,进而导致更长的平台期和更高的开关损耗。

2. **解决方法:**为了减小米勒平台的影响,可以采取以下措施:
- 在MOSFET的G极和S极之间并联小陶瓷电容以减弱米勒效应。
- 选择寄生电容较小的MOSFET。
- 尽量缩短驱动信号的布线长度,减少寄生电感导致的震荡以及电压过充问题。
- 选择合适的栅极驱动电阻以减缓栅极电压的变化速度。

### 六、结论

MOS管米勒平台的形成是由于寄生电容的影响,特别是在高速开关过程中更为显著。理解这一现象的物理机制,能够帮助工程师们设计出更高效、更稳定的电子电路。通过合理的元件选择和电路设计优化,可以有效减小米勒平台带来的不良影响,提高系统性能。
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