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米勒效应会对MOSFET管造成怎样的影响

电子设计 作者:电子设计 2018-09-28 08:02 次阅读

米勒平台形成的基本原理

MOSFET的栅极驱动过程,可以简单的理解为驱动源对MOSFET的输入电容(主要是栅源极电容Cgs)的充放电过程;当Cgs达到门槛电压之后, MOSFET就会进入开通状态;当MOSFET开通后,Vds开始下降,Id开始上升,此时MOSFET进入饱和区;但由于米勒效应,Vgs会持续一段时间不再上升,此时Id已经达到最大,而Vds还在继续下降,直到米勒电容充满电,Vgs又上升到驱动电压的值,此时MOSFET进入电阻区,此时Vds彻底降下来,开通结束。

由于米勒电容阻止了Vgs的上升,从而也就阻止了Vds的下降,这样就会使损耗的时间加长。(Vgs上升,则导通电阻下降,从而Vds下降)

米勒效应在MOS驱动中臭名昭著,他是由MOS管的米勒电容引发的米勒效应,在MOS管开通过程中,GS电压上升到某一电压值后GS电压有一段稳定值,过后GS电压又开始上升直至完全导通。为什么会有稳定值这段呢?因为,在MOS开通前,D极电压大于G极电压,MOS寄生电容Cgd储存的电量需要在其导通时注入G极与其中的电荷中和,因MOS完全导通后G极电压大于D极电压。米勒效应会严重增加MOS的开通损耗。(MOS管不能很快得进入开关状态)

所以就出现了所谓的图腾驱动!!选择MOS时,Cgd越小开通损耗就越小。米勒效应不可能完全消失。

MOSFET中的米勒平台实际上就是MOSFET处于“放大区”的典型标志。

用用示波器测量GS电压,可以看到在电压上升过程中有一个平台或凹坑,这就是米勒平台。

米勒平台形成的详细过程

米勒效应指在MOS管开通过程会产生米勒平台,原理如下。

理论上驱动电路在G级和S级之间加足够大的电容可以消除米勒效应。但此时开关时间会拖的很长。一般推荐值加0.1Ciess的电容值是有好处的。

下图中粗黑线中那个平缓部分就是米勒平台。

米勒效应会对MOSFET管造成怎样的影响

删荷系数的这张图 在第一个转折点处:Vds开始导通。Vds的变化通过Cgd和驱动源的内阻形成一个微分。因为Vds近似线性下降,线性的微分是个常数,从而在Vgs处产生一个平台。

米勒平台是由于mos 的g d 两端的电容引起的,即mos datasheet里的Crss 。

这个过程是给Cgd充电,所以Vgs变化很小,当Cgd充到Vgs水平的时候,Vgs才开始继续上升。

Cgd在mos刚开通的时候,通过mos快速放电,然后被驱动电压反向充电,分担了驱动电流,使得Cgs上的电压上升变缓,出现平台。

t0~t1: Vgs from 0 to Vth.Mosfet没通。电流由寄生二极管Df.

t1~t2: Vgs from Vth to Va. Id

t2~t3: Vds下降。引起电流继续通过Cgd. Vdd越高越需要的时间越长。

Ig 为驱动电流。

开始降的比较快。当Vdg接近为零时,Cgd增加。直到Vdg变负,Cgd增加到最大。下降变慢。

t3~t4: Mosfet 完全导通,运行在电阻区.Vgs继续上升到Vgg.

米勒效应会对MOSFET管造成怎样的影响

平台后期,VGS继续增大,IDS是变化很小,那是因为MOS饱和了。。。,但是,从楼主的图中,这个平台还是有一段长度的。

这个平台期间,可以认为是MOS 正处在放大期。

前一个拐点前:MOS 截止期,此时Cgs充电,Vgs向Vth逼进。

前一个拐点处:MOS 正式进入放大期

后一个拐点处:MOS 正式退出放大期,开始进入饱和期。

当斜率为dt 的电压V施加到电容C上时(如驱动器的输出电压),将会增大电容内的电流:

I=C×dV/dt (1)

因此,向MOSFET施加电压时,将产生输入电流Igate = I1 + I2,如下图所示。

米勒效应会对MOSFET管造成怎样的影响

在右侧电压节点上利用式(1),可得到:

I1=Cgd×d(Vgs-Vds)/dt=Cgd×(dVgs/dt-dVds/dt) (2)

I2=Cgs×d(Vgs/dt) (3)

如果在MOSFET上施加栅-源电压Vgs,其漏-源电压Vds 就会下降(即使是呈非线性下降)。因此,可以将连接这两个电压的负增益定义为:

Av=- Vds/Vgs (4)

将式(4)代入式(2)中,可得:

I1=Cgd×(1+Av)dVgs/dt (5)

在转换(导通或关断)过程中,栅-源极的总等效电容Ceq为:

Igate=I1+I2=(Cgd×(1+Av)+Cgs)×dVgs/dt=Ceq×dVgs/dt (6)

式中(1+Av)这一项被称作米勒效应,它描述了电子器件中输出和输入之间的电容反馈。当栅-漏电压接近于零时,将会产生米勒效应。

Cds分流最厉害的阶段是在放大区。为啥? 因为这个阶段Vd变化最剧烈。平台恰恰是在这个阶段形成。你可认为:门电流Igate完全被Cds吸走,而没有电流流向Cgs。

注意数据手册中的表示方法

Ciss=Cgs+Cgd

Coss=Cds+Cgd

Crss=Cgd

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    由于这些新电源开关的快速开关速度与相关更高效率,因此我们希望看到他们能适用于开关模式电源和射频(RF)功率放大器。他们可广泛取代现有的金属氧化物半导体场效晶体MOSFET),且具有较低的“On”电阻、更小的寄生电容、更小的尺寸与更快的速度。
    发表于 03-26 14:09 1318次阅读

    什么叫米勒电容?对MOSFET有何作用

    什么叫米勒电容?如何作用和影响于MOSFET
    的头像 发表于 05-12 07:27 2.1w次阅读
    什么叫<b>米勒</b>电容?对<b>MOSFET</b>有何作用

    利用电场效应控制电流的场效应三极

    绝缘栅场效应管中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管,由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离,所以又叫绝缘栅场效应管,英文简称是MOSFET,一般也简称为MOS
    的头像 发表于 11-20 10:06 1890次阅读

    利用有源米勒钳位技术有效缓解缓米勒效应

    当IGBT在开关时普遍会遇到的一个问题即寄生米勒电容开通期间的米勒平台。米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响是很明显的。基于门极G与集电极C之间的耦合,在IGBT关断期间会产生一个很高的瞬态dv/dt,这样会引发门极VGE间电压升高而导通,这是一个潜在的风险(如图1)。
    的头像 发表于 03-15 15:01 1.3w次阅读
    利用有源<b>米勒</b>钳位技术有效缓解缓<b>米勒</b><b>效应</b>

    MOS是场效应管吗?两者之间存在怎样的关系?

    MOS即金属-氧化物-半导体场效应晶体管,或被称为金属-绝缘体-半导体。那么MOS和场效应管两者之间存在怎样的关系?
    发表于 03-11 11:22 7240次阅读
    MOS<b>管</b>是场<b>效应管</b>吗?两者之间存在<b>怎样</b>的关系?

    逆变器中场效应管发热是什么原因造成

    变器的场效应管工作于开关状态,并且流过管子的电流很大,若管子选型不合适、驱动电压幅度不够大或电路的散热不好,均可导致场效应管发热。
    发表于 03-11 11:20 2922次阅读
    逆变器中场<b>效应管</b>发热是什么原因<b>造成</b>的

    MOS米勒效应、开关损耗及参数匹配

    MOS即场效应管(MOSFET),属于压控型,是一种应用非常广泛的功率型开关元件,在开关电源、逆变器、直流电机驱动器等设备中很常见,是电力电子的核心元件。
    的头像 发表于 02-16 16:38 2931次阅读
    MOS<b>管</b>的<b>米勒</b><b>效应</b>、开关损耗及参数匹配

    详细分析MOSFET开关过程米勒效应的影响

    本文介绍了米勒效应的由来,并详细分析了MOSFET开关过程米勒效应的影响,帮助定性理解米勒平台的形成机制。最后给出了场效应管栅极电荷的作用。
    的头像 发表于 03-10 14:44 5243次阅读
    详细分析<b>MOSFET</b>开关过程<b>米勒</b><b>效应</b>的影响

    MOSFET米勒平台形成的基本原理及详细过程

    ,Vds开始下降,Id开始上升,此时MOSFET进入饱和区;但由于米勒效应,Vgs会持续一段时间不再上升,此时Id已经达到最大,而Vds还在继续下降,直到米勒电容充满电,Vgs又上升到驱动电压的值,此时MOSFET进入电阻区,此时Vds彻底降下来,开通结束。
    的头像 发表于 04-19 10:28 2.2w次阅读

    MOS开关时的米勒效应基本原理

    米勒效应在MOS驱动中臭名昭著,他是由MOS米勒电容引发的米勒效应,在MOS开通过程中,GS电压上升到某一电压值后GS电压有一段稳定值,过后GS电压又开始上升直至完全导通。
    的头像 发表于 08-30 15:34 1170次阅读

    效应管MOSFET介绍及应用电路

    前几天给大家讲了一下晶体BJT,今天讲一下场效应管-MOSFET
    发表于 09-05 10:41 2072次阅读

    MOS场效应管基本知识

    绝缘栅场效应管中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管,由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离,所以又叫绝缘栅场效应管,英文简称是MOSFET,一般也简称为MOS
    的头像 发表于 09-23 15:14 1210次阅读

    对MOS在开关状态下的Miller效应的原因与现象进行分析

    MOS米勒效应会在高频开关电路中,延长开关频率、增加功耗、降低系统稳定性,可谓是臭名昭著,各大厂商都在不遗余力的减少米勒电容。
    的头像 发表于 09-29 09:26 693次阅读

    MOSFET结构及寄生电容的分布

    对于MOSFET米勒效应(Miller Effect)指其输入输出之间的分布电容(栅漏电容)在反相放大作用下,使得等效输入电容值放大的效应。由于米勒效应MOSFET栅极驱动过程中,会形成平台电压,引起开关时间变长,开关损耗增加,给MOS的正常
    的头像 发表于 10-28 10:18 2951次阅读

    MOS的Miller效应

    MOS米勒效应会在高频开关电路中,延长开关频率、增加功耗、降低系统稳定性,可谓是臭名昭著,各大厂商都在不遗余力的减少米勒电容。
    的头像 发表于 10-31 02:03 405次阅读
    MOS<b>管</b>的Miller<b>效应</b>

    盘点场效应管在电路中应用

    效应管MOSFET 通常被认为是一种晶体,并用于模拟和数字电路。MOS基础请移步:MOS场效应管基本知识。
    发表于 11-30 11:20 675次阅读

    效应管在电路中的应用

    效应管MOSFET 是具有源极 (S)、栅极 (G)、漏极 (D) 和体 (B) 端子的四端子器件。通常,场效应管MOSFET的主体与源极端子相连,从而形成三端器件,例如场效应晶体管。场效应管MOSFET 通常被认为是一种晶体,并用于模拟和数字
    的头像 发表于 01-08 10:00 518次阅读

    MOS米勒效应(1)

    上篇文章聊了MOS-传输特性曲线的细微之处,希望同学们能精准识别三种特性曲线的区别,而不是死记硬背。研究MOS,一定绕不开一个重要现象——Miller效应,今天我们就一起探讨下,一次聊不完,可能会分几篇来探讨。
    的头像 发表于 02-01 10:18 539次阅读

    MOS米勒效应解析

      在说MOS米勒效应之前我们先看下示波器测量的这个波形。
    发表于 02-03 15:35 588次阅读
    MOS<b>管</b>的<b>米勒</b><b>效应</b>解析

    什么是MOSFETMOSFET应用领域

    MOS,是MOSFET的缩写。MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管,简称金氧半场效晶体(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)。
    发表于 02-09 17:49 728次阅读

    浅谈MOS开通过程的米勒效应及应对措施

    在现在使用的MOS和IGBT等开关电源应用中,所需要面对一个常见的问题 — 米勒效应,本文将主要介绍MOS在开通过程中米勒效应的成因、表现、危害及应对方法。
    发表于 02-10 14:05 806次阅读
    浅谈MOS<b>管</b>开通过程的<b>米勒</b><b>效应</b>及应对措施

    效应管怎样修_场效应管制作可调电源

    效应管怎样修(1)首先观察待测场效应管外观,看待测场效应管是否完好,如果存在烧焦或针脚断裂等情况说明场效应管已发生损坏,如图1所示,本次待测的场效应管外型完好没有明显的物理损坏。
    发表于 02-11 16:58 247次阅读

    MOS米勒效应:如何减小米勒平台

    从多个维度分析了米勒效应,针对Cgd的影响也做了定量的推导,今天我们再和大家一起,结合米勒效应的仿真,探讨下如何减小米勒平台。
    发表于 02-14 09:25 1233次阅读

    效应管的特点 场效应管的使用优势

      场效应管是一种电子元件,它可以控制电流或电压,通过改变极化层的电场来控制电流或电压。根据其结构特点分为MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)、JFET(金属硅场效应管)、IGBT(晶体效应管)等。
    发表于 02-17 15:44 570次阅读

    MOS米勒效应:感性负载

    在上一篇文章中详细描述了带阻性负载时米勒平台是怎样的,对各阶段做了定量分析,相信看过的同学应该会有所收获。今天我们来聊一聊带感性负载时米勒平台是怎样的。
    的头像 发表于 03-26 13:40 109次阅读

    米勒电容、米勒效应和器件与系统设计对策

    搞电力电子的同学想必经常被“米勒效应”这个词困扰。米勒效应增加开关延时不说,还可能引起寄生导通,增加器件损耗。那么米勒效应是如何产生的,我们又该如何应对呢?我们先来看IGBT开通时的典型波形:上图
    的头像 发表于 03-02 22:04 0次阅读
    <b>米勒</b>电容、<b>米勒</b><b>效应</b>和器件与系统设计对策

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