MOS管有三种基本寄生容量(CGS、Cgd和Cds)。这可以反映在MOS管道的规格表中(规格表由三个参数取代:Ciss、Coss和Crss)。MOS管具有米勒效应的原因是GS之间需要抵抗,其根源都在这三个寄生电容上。
MOS管内部寄生容量示意图
IRF3205寄生容量参数
1.MOS管的米勒效应
MOS管驱动的理想与现实
理想的MOS管驱动波形应为方波,当Cgs达到阈值电压时,MOS管进入饱和传导状态。实际上,MOS管的栅极驱动过程有米勒平台。米勒平台实际上是MOS管位于“放大区域”的典型标志,因此开通损失很大。米勒效应对电路不利,但客观存在的现象表明,在设计电路时必须考虑。
米勒平台形成的详细过程:
MOS管开放过程
分解MOS管正常运行时间:
T0t1:当GS两端电压达到临界电压Vgs(th)时(可解释为Cgs充电),MOS管道开始通过。以前,MOS管道位于切断区域。
T1t2:随着Vgs不断增大,Id开始增大,Vds开始下降。此时,MOS管在饱和区工作(在饱和区如何判断?可以通过公式直接知道。VdsVgs-Vth、Vds-Id输出特性曲线反向分析),Id主要由Vgs决定,在此过程中Vds略低。主要I产生G极端的寄生电阻等,形成压降。
T2 T3: Vgs增大到一定程度后,出现米勒效应,Id达到饱和状态,此时Vgs在一段时间内没有增加,Vds持续下降,Cgd充电也需要立即Cgd充电,因此Cgs两端的电压变化相对较小(MOS管道开通时VdVg
T3 T4: Vgs不断上升,可变电阻区、DS传导、Vds下降。(米勒平台限制VGS增加,因此限制传导电阻减少,从而限制Vds减少,使MOS管道无法快速进入开关状态。)
2.MOS管g极和s极之间的电阻
反激电源示意图:R3是GS电阻
通过简单的实验证明了GS间电阻的重要性。如果导入mos管,让G极悬空,然后给DS加电压,发现输入电压只有340伏,MOS管的DS可以直接通,如果流量不受限制,可能会损坏。如果此时没有驱动,就不能通过MOS管。但实际上,由于mos管寄生电容器的存在,当DS之间增加电压时,DS之间增加的电压通过Cdg填充Cgs,因此G极电压上升,直到MOS管通过。(使用变压器驱动,变压器绕组可以起到放电的作用,因此即使没有GS电阻,没有驱动,管道也无法自行通过。)
GS之间并发一个电阻(电阻值约为几K ~几十K),可以有效地保证MOS管的正常运行。首先,门极悬空时DS之间的电压不会损坏MOS管道通道,在没有驱动的情况下,MOS管道的门卡箍可以低固定,不会错误地移动,可以稳定地断开。
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