寄生电容
MOS的三个级之间都存在有寄生电容:栅极与源极之间的寄生电容为Cgs,漏极与源极之间的寄生电容为Cds,栅极与漏极之间的寄生电容为Cgd;
输入电容Ciss=Cgs+Cgd;
输出电容Coss=Cds+Cgd;
反馈电容Crss=Cgd;
米勒电容Cgd;
以NMOS管为例,如下图所示:
NMOS开启过程
同样以NMOS为例,NMOS的开启过程如下:
令NMOS漏极接电压5V,源极接GND,栅极接0V低电压和3.3 V高电压来控制MOS管是否导通;(注意:一般NMOS适合用来传递低压,而PMOS适合用来传递高压)
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MOS管G极为0V电压时,Vgs=0V,MOS管截止; Cgs两端电压为0,Cgd两端电压为-5V(Cgd两极板左-右+);
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MOS管G级为3.3V电压时,驱动电流对Cgs与Cgd充电(驱动电流主要对Cgs充电),+电荷从MOS管G级流入Cgd左极板和Cgs左极板,Cgd两端电压变小,Cgs两端电压变大,MOS管的G极电压被抬高;
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MOS管的G极电压持续被抬高,直到Vgs≥Vgs(th),MOS管开始逐渐导通,Vds之间电压急速下降,Cgd右极板上的+电荷会通过MOS被吸入GND;与此同时,Cgd左极板大量吸收MOS管G级的+电荷(此时,驱动电流主要对Cgd充电),从而导致驱动电流不能继续给Cgs充电,所以,Vgs无法继续上升,形成一个平台区(也就是米勒平台); (注意,如果米勒电容太大,可能会出现Cgd左极板同时吸收G极+电荷和Cgs左极板中+电荷的情况,导致米勒平台上有一个凹陷区域)
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Cds不断吸收+电荷,直到Cgd由左-右+变为左+右-,两端电压变为3.3V,G极驱动电流重新主要给Cgs充电,Vgs经过米勒平台后继续升高,直到MOS管完全导通;
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MOS管完全导通后,源极的0V电压被成功传递到栅极;
米勒平台的危害
使MOS管开启时上升沿时间变长,MOS管发热增多,损耗加大;(开关损耗增加)
解决方法
- 增大驱动功率,eg:使用MOS管专用驱动芯片,使用图腾柱电路;
- 栅源极之间增加一个电容,增加Cgs,使得MOS管更容易完全导通;