精品文檔-下載后可編輯MOS管的開通過程以及米勒平臺的形成分析-基礎電子對于MOSFET而言，米勒效應（MillerEffect）指其輸入輸出之間的分布電容（柵漏電容）在MOSFET開關過程中，會使驅動信號形成平臺電壓，引起開關時間變長，進而導致開關損耗增加，給MOS管的正常工作帶來非常不利的影響。

本文將以網上了解到的相關資料為基礎并結合自己的理解，分析MOS管開通過程以及米勒平臺的形成。首先我們先看一下MOSFET的結構簡化圖：

圖一MOSFET的結構簡圖

通過圖一可知：N溝道增強型MOS管以一塊低摻雜的P型硅片為襯底，利用擴散工藝制作兩個高摻雜的N+區，并引出兩個電極，分別為源極s和漏極d，半導體上制作一層SiO2絕緣層，再在SiO2之上制作一層金屬鋁，引出電極，作為柵極g。通常將襯底與源極接在一起使用。這樣，柵極和襯底各相當于一個極板，中間是絕緣層，形成電容當柵—源電壓變化時，將改變襯底靠近絕緣層處感應電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。

MOSFET的寄生電容主要包括柵源電容（Cgs）、柵漏電容（Cgd）以及漏源電容（Cds）。圖二是MOSFET內部的結構圖及等效電路。

圖二MOSFET結構圖及等效電路

一般器件的手冊中，都會以下列形式給出MOSFET的寄生電容，

而米勒平臺的形成恰恰和MOSFET的寄生電容存在千絲萬縷的關系，下面介紹米勒平臺的形成過程。考慮到電感負載的廣泛應用，本文以電感負載來分析米勒平臺的形成。由于MOS管開關的時間極短，電感電流可以認為不變（不明白的同學可以翻一翻前面的文章/斜眼笑），當作恒流源來處理。圖三是柵極驅動電路以及開通時MOS管的電流電壓波形。

圖三柵極驅動電路及其波形

結合圖三，MOSFET的開通過程大致分為三個階段。

t0-t1階段：從t0時刻開始，柵極驅動電流給柵源電容Cgs充電。電容兩端的電壓的Vgs從0V上升到Vgs（th），在這段時間內MOS管處于截止區，Vds兩端的電壓保持不變，Id為0，其等效電路如圖四：

圖四t0-t1階段的等效電路

t1-t2階段：從t1時刻開始，因為Vgs超過MOS管的閾值電壓進而開始導通。所以Id開始上升，并且隨著流經續流二極管的電感電流不斷減小，到t2時刻，Id上升到和電感電流一樣，換流結束。這段時間內，驅動電流仍然只給柵源電容Cgs充電，其等效電路如圖五：

圖五t1-t2階段的等效電路

在t1-t2這段時間內，隨著電流Id上升，MOS管漏極和源極兩端的電壓Vds會稍微下降。這個階段，MOS管工作于飽和區。

t2-t3階段：從t2時刻開始，隨著MOSFET中的電流已經上升達到流經二極管的續流電流，MOS管兩端的電壓會緩慢減小，即Vds開始降低，又Vds和Vgs都是相對于源極s來定義的，則又Vds的減小換句話說就是漏極Vd的減小，這會使柵極驅動電流開始給Cgd充電。因為Cgd遠大于Cgs，所以驅動電流此時全部用來給Cgd充電，在這段時間內柵極電壓Vgs保持不變呈現出一段平臺期，這個平臺就稱為米勒平臺。等效電路如圖六所示：

圖六t2-t3階段的等效電路

漏源電壓在MOSFET進入米勒平臺后開始下降，這是因為在進入米勒平臺前，漏源電壓被鉗位保持VDD不變，MOS管的導電溝道處于夾斷狀態。當MOSFET的電流和電感電流相同時，MOSFET的漏極不再被鉗位。這也就意味著，導電溝道由于被VDD鉗位而導致的夾斷狀態被解除，導電溝道靠近漏極側的溝道漸漸變寬，從而使溝道的導通電阻降低。在漏極電流Id不變的情況下，漏源電壓Vds就開始下降。

當漏源電壓Vds下降后，柵極驅動電流就開始給米勒電容Cgd充電。幾乎所有的驅動電流都用來給Cgd充電，所以柵極電壓保持不變。這個狀態一直維持到，溝道剛好處于預夾斷狀態，MOS管進入線性電阻區。圖七為MOSFET在不同漏極電壓減小時，導電溝道的變化狀況。

圖七MOSFET在不同漏極電壓時，導電溝道的變化情況

t3-t4階段：從t3時刻開始，MOSFET工作在線性電阻區。柵極驅動電流同時給Cgs和Cgd充電，柵極電壓又開始繼續上升。由于柵極電壓增加，MOSFET的導電溝道又會開始變寬，導通壓降會進一步降低。當Vgs增加到一定電壓時，MOS管就會進入完全導通狀態。等效電路如圖八所示：

圖八t3-t4階段的等效電路

至此，MOS管的導通工作過程及米勒平臺的形成就講完了，看不明白的同學沒有關系，告訴你一個方法：拿出童詩白老人家的那本模電書，將P45-47中關于N溝道增強型MOS管的內容好好認真看三遍（別問我是怎么知道的/狗頭），然后就會恍然大悟，茅塞頓開，幡然醒悟。。。。。。。

總結一下：圖九展示了MOSFET在開通時不同階段對應輸出特性曲線的位置。當Vgs超過其閾值電壓（t1）后，Id電流隨著Vgs的增加而上升。當Id上升到電感電流值時，進入米勒平臺期（t2-t3）。這個階段Vds會慢慢變小，MOSFET的夾