搞懂MOS管的米勒效应

搞懂MOS管的米勒效应

1）首先了解下米勒电容

如上图，我们可以看到MOS内部其实存在寄生电容，如Cgs,Cds,Cgd;其实在给栅极电压过程就是给电容充电的过程。

输入电容：CIN=Cgs+Cgd;

输出电容：COUT=Cds+Cgd;

反向传输电容：CRSS=Cgd，即米勒电容。

以上这三个电容构成串并联组合电路，是相互影响的，其中重要就是Cgd，这个电容不是恒定的，是随着栅极和漏极间电压变化而迅速变化的，同时会影响栅极和源极电容的充电。

2）米勒效应

米勒效应是指MOS管的g,d之间的CRSS在开关作用时引起的瞬态变化。即电容的负反馈。

在驱动栅极前  CRSS是高电压，当驱动波形上升到阈值电压时,MOS导通，d极电压急剧下降，通过CRSS拉低g脚的驱动电压，如果驱动功率不足的话，将在驱动波形上留下一个阶梯状，如图：

有时甚至会有一个下降尖峰平台，而这个平台增加了MOS的导通时间，使得MOS管的功耗增大。

3）MOS管的导通和关闭

a)T0-T1阶段，这个过程的驱动电路Ig给Cgs充电，Vgs上升，Vds和Id保持不变，一直维持到T1时刻，Vgs上升至阈值开启电压Vg(th).T1之前MOS管都是截止的。

b)T1-T2阶段，T1时刻MOS管开始导通，同时Id开始增加，这个时间段的驱动电流继续为Cgs充电，Id逐渐上升，Vds稍微下降，因为在杂散电感上有一定的压降。T1时刻开始MOS管开始进入饱和区，Id=Vgs*Gm。Gm是跨导，只要Id不变Vgs就不变，在Id上升到最大值之后，Vgs基本维持不变。

c)T2-T3阶段，T2时刻开始进入米勒平台，也就是Vgs维持不懂的一个平台时期，此时Id最大，Vgs驱动电流继续给Cgd充电，Vgs出现了米勒效应，VGS维持不变，但是Vds开始下降了。

d)T3-T4阶段，当米勒电容Cgd充满电后，VGS继续上升至MOS管完全导通。

在米勒平台，Cgd充电时，Vgs基本没变化，当Cgd和Cgs处于同等水平时，Vgs才开始继续上升。

4）如何减小米勒效应

米勒效应其实是有害的，会导致开启延时，且功耗增大，但是MOS管的工艺原因，一定会存在Cgd，所以米勒效应不可避免。

可以通过一下措施来减小米勒效应：

（1）提高驱动电压或者减小驱动电阻，可以通过增大驱动电流的方式，快速充电，但是可能会因为寄生电感引起振荡。

（2）ZVS零电压开关技术可以消除米勒效应，即在VDS为0时开启沟道，主要用于大功率应用上。

审核编辑 黄宇