MOSFET中米勒平台的理解

MOSFET中米勒平台的理解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_55147935/article/details/139417030

MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是电力电子领域的重要基础器件，其开关性能直接影响到整个系统的效率和可靠性。在MOSFET的开关过程中，米勒平台效应是一个关键的现象，它不仅影响开关速度，还可能导致额外的能量损耗。本文将通过六个阶段的详细分析，帮助读者深入理解米勒平台效应的物理本质及其对MOSFET性能的影响。

一、MOSFET的了解

MOSFET可以形象地比喻为大功率的三极管，其开关作用与三极管相同，主要的区别只是MOSFET为压控器件，而三极管为流控器件。

二、MOSFET的寄生电容

MOSFET同三极管一样，因为工艺的原因不能避免寄生电容的产生，而寄生电容有三个，分别与MOSFET的三个端口两两形成。

• C2为Ciss中的其中一个电容，其主要的影响便是对MOSFET开通时间的影响，栅极的开通电流向C2进行充电，在C2电容达到栅极阈值开通电压时才能导致MOSFET开通，因此主要影响为开通延时时间。
• C3为Coss的其中一个电容，其主要影响便是会对电路造成谐振，C3的开通充电到关闭通过R1放电，这个过程都取决于C3的大小，可能在电路上造成谐振的影响。
• C1电容则是关键的米勒电容，也是影响开通米勒平台的重要因素，具体的解释需要通过充电阶段来理解。

可以把MOSFET分为上面几个阶段：

• 阶段1：此阶段为MOSFET上电之前的阶段。
• 阶段2：这个阶段为MOSFET开始上电阶段，其实应该把阶段2和阶段3合在一起，但是分开更好理解，在阶段2的过程中，MOSFET是不导通的，也就是说MOSFET可以看作电阻无穷大，此时没有电流或者可以说只有很小的漏电流，这个时候的栅极电压很小，慢慢上升。
• 阶段3：这个阶段就是情况转变的阶段，因为阶段2中说的MOSFET电阻无穷大且没有电流，在阶段2和阶段3的某个点时，随着栅极电压的慢慢增大，MOSFET慢慢导通，这里的慢慢导通不是只导通，是指MOSFET的电阻在慢慢变小，而电阻慢慢变小后电流就会慢慢上升，直到电流上升到你负载的电流值，此时就达到了第4阶段。
• 阶段4：此时的电流以及达到了你负载的最大电流，同时栅极也达到了阈值电压，可以理解为MOSFET已经亚导通但是没有完全导通，这种情况下可以理解为已经导通，因为阈值电压已经达到，且电流也已经为负载电流，但实际上并未完全导通。而阶段却呈现了一个平台，这个平台则是与C1有关，因为此时可以看作MOSFET导通，可以理解为此时的漏极电压已经下降到阈值电压，为什么这么说，其实MOSFET的导通就是对地的钳位，漏极电压会从电源电压下降到接近地的电压，而这个漏极电压开始下降就是在阶段3，也就是电阻变小，电流上升时，漏极电压也在慢慢被钳位变小。当达到电流最大后，漏极电压也被钳位到阈值电压。但是这个时候MOSFET并未完全导通，因此，随着漏极电压慢慢下降会慢慢下降到接近地的电压，那么C1电容接漏极端的电压同样也会下降，此时C1电容就形成通路，此时栅极对C1电容充电，C1电容对地进行短路，而C1电容充电的这段时间就是米勒平台的时间，因此这样就会形成米勒平台，当C1电容充满则进入下一个阶段，继续对C2充电，栅极电压上升。
• 阶段5：这个阶段便是米勒电容充满电后，继续对C2进行充电。
• 阶段6：此阶段则为MOSFET栅极满电后的状态。

米勒平台越长，意味着MOSFET越危险，所有要减小米勒平台可以增加栅极电压电流。

因此可以看出，MOSFET在电阻变化，也就是电流变化的阶段会形成开关损耗，因为会有功率的变化导致MOSFET发热，而MOSFET的损耗也就是开关损耗最为必要考虑。