搞懂MOS管的米勒效應

1）首先了解下米勒電容

如上圖，我們可以看到MOS內部其實存在寄生電容，如Cgs,Cds,Cgd;其實在給柵極電壓過程就是給電容充電的過程。

輸入電容：CIN=Cgs+Cgd;

輸出電容：COUT=Cds+Cgd;

反向傳輸電容：CRSS=Cgd，即米勒電容。

以上這三個電容構成串并聯組合電路，是相互影響的，其中重要就是Cgd，這個電容不是恒定的，是隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化的，同時會影響柵極和源極電容的充電。

2）米勒效應

米勒效應是指MOS管的g,d之間的CRSS在開關作用時引起的瞬態變化。即電容的負反饋。

在驅動柵極前 CRSS是高電壓，當驅動波形上升到閾值電壓時,MOS導通，d極電壓急劇下降，通過CRSS拉低g腳的驅動電壓，如果驅動功率不足的話，將在驅動波形上留下一個階梯狀，如圖：

有時甚至會有一個下降尖峰平臺，而這個平臺增加了MOS的導通時間，使得MOS管的功耗增大。

3）MOS管的導通和關閉

a)T0-T1階段，這個過程的驅動電路Ig給Cgs充電，Vgs上升，Vds和Id保持不變，一直維持到T1時刻，Vgs上升至閾值開啟電壓Vg(th).T1之前MOS管都是截止的。

b)T1-T2階段，T1時刻MOS管開始導通，同時Id開始增加，這個時間段的驅動電流繼續為Cgs充電，Id逐漸上升，Vds稍微下降，因為在雜散電感上有一定的壓降。T1時刻開始MOS管開始進入飽和區，Id=Vgs*Gm。Gm是跨導，只要Id不變Vgs就不變，在Id上升到最大值之后，Vgs基本維持不變。

c)T2-T3階段，T2時刻開始進入米勒平臺，也就是Vgs維持不懂的一個平臺時期，此時Id最大，Vgs驅動電流繼續給Cgd充電，Vgs出現了米勒效應，VGS維持不變，但是Vds開始下降了。

d)T3-T4階段，當米勒電容Cgd充滿電后，VGS繼續上升至MOS管完全導通。

在米勒平臺，Cgd充電時，Vgs基本沒變化，當Cgd和Cgs處于同等水平時，Vgs才開始繼續上升。

4）如何減小米勒效應

米勒效應其實是有害的，會導致開啟延時，且功耗增大，但是MOS管的工藝原因，一定會存在Cgd，所以米勒效應不可避免。

可以通過一下措施來減小米勒效應：

（1）提高驅動電壓或者減小驅動電阻，可以通過增大驅動電流的方式，快速充電，但是可能會因為寄生電感引起振蕩。

（2）ZVS零電壓開關技術可以消除米勒效應，即在VDS為0時開啟溝道，主要用于大功率應用上。

審核編輯 黃宇