Почему кривая заряда затвора (плато Миллера) MOSFET зависит от Vds?

Я не понимаю, почему кривая заряда затвора (точно: часть плато Миллера) MOSFET зависит от напряжения сток-исток Vds.

Например, таблица характеристик IRFZ44 показывает на странице 4 (рис. 6) кривые заряда затвора для различных значений Vds.

Почему плато Миллера длиннее для больших Vds? Разве плато не зависит от ЦГД? Но Cgd (= Crss) становится меньше для больших Vds (см. FIg.5 в таблице данных). Разве плато Миллера не должно стать короче?

"Почему Плато Миллера длиннее для больших ?"$V_{\text{ds}}$

Короткий ответ: ширина плато Миллера масштабируется с областью под кривой для . Но почему? $C_{\text{gd}}$

Что показывает Плато Миллера?

Эффект Миллера существует потому, что существует эффективная емкость между стоком и затвором полевого транзистора ( ), так называемая емкость Миллера. Кривая на рисунке 6 в таблице данных генерируется путем включения полевого транзистора с постоянным током в затвор, в то время как сток был поднят через цепь ограничения тока до некоторого напряжения . После того, как напряжение на затворе поднимается выше порога и ток стока достигает его предела (установленного схемой ограничения тока), начинает падать, смещая заряд на через затвор. В то время как падает до нуля вольт, от , V дд V DS С Б - г V дц V дд V G C $C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {dd}}$$V_ {\text {ds}}$$C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_ {\text {dd}}$$V_G$застрял из-за тока смещения из ... это плато Миллера. $C_ {\text {gd}}$

Плато Миллера показывает величину заряда в по ширине. Для данного FET ширина Плато Миллера является функцией напряжения, пройденного при его включении. На рисунке показано, как выровнен с чтобы прояснить это. V ds V G V $C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_G$$V_ {\text {ds}}$

Кривая заряда затвора для IRFZ44 показывает три пролета ; Span1 от 0 до 11 В, Span2 от 0 до 28 В и Span3 от 0 до 44 В. Теперь некоторые вещи должны быть понятны: $V_{\text{ds}}$

• V ds V $V_{\text{ds}}$ Span3> Span2> Span1 $V_{\text{ds}}$$V_{\text{ds}}$
• $V_{\text{ds}}$ Span3 включает в себя Span2 и Span1.
• V $C_{\text{gd}}$ заряд больше для большего промежутка. $V_{\text{ds}}$
• Плато Миллера будет шире с большим зарядом . $C_{\text{gd}}$
• Больше значит больше.

Эти выводы кажутся вам слишком волнистыми и жирными? Хорошо, тогда как насчет этого?

Почему Плато Миллера становится шире для - количественный взгляд$V_{\text{ds}}$

Начнем с уравнения для заряда на конденсаторе:

Q = CV с дифференциальной формой dQ = C dV

Теперь не является константой, а является некоторой функцией . Глядя на кривую на рисунке 5 таблицы данных IRFZ44 для , мы хотим получить некоторое уравнение, которое не является бесконечностью в нуле и экспоненциально падает (ish). Я не буду вдаваться в подробности о том, как это было сделано. Просто выберите очень простые формы, которые кажутся подходящими, и попробуйте подогнать их под данные. Таким образом, не на основе физики устройства, а просто довольно неплохо сочетается с довольно небольшими усилиями. Иногда это все, что требуется. V ds C gd V $C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$$C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$

C $C_{\text{gd}}$ =$\frac{C_{\text{gdo}}}{k_c \text{V}_{\text{ds}}+1}$

где = 1056 пФ = 0,41 - произвольный коэффициент масштабирования
k $C_{\text{gdo}}$
$k_c$

Проверяя эту приспособленную модель в техническом описании, мы видим:

Итак, после включения выражения модели в дифференциальную форму уравнения заряда и интегрирования обеих сторон мы получим: $C_{\text{gd}}$

Q = =$\frac{C_{\text{gdo}} \log \left(k_c V_{\text{ds}}+1\right)}{k_c}$$\frac{\text{1056 pF } \log \left(\text{0.41 } V_{\text{ds}}+1\right)}{\text{0.41 }}$

График Q показывает, что он всегда увеличивается при больших изменениях . $V_{\text{ds}}$

Единственный способ, которым это не было бы верно, был бы, если бы стал отрицательным для некоторых значений , который физически не реализуем. Итак, больше значит больше.$C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$

Как только МОП-транзистор начинает проводить, в канале появляются несущие, которых раньше не было, и емкость затвора к каналу возрастает, а не уменьшается. Обратите внимание, что все емкости, измеренные на рисунке 5, имеют V _GS = 0.

Поскольку величина тока в канале для данного V _GS в некоторой степени зависит от V _DS , то же относится и к увеличению эффективной емкости.

Положение второго «колена» на кривой представляет собой точку, в которой ток канала перестает увеличиваться для данного V _DS .

Большее напряжение стока означает больше заряда на Cgd. Это так просто. Ток через Cgd определяет скорость изменения напряжения на Cgd. Этот ток является Ig, который ограничен источником, поэтому требуется больше времени для разрядки большего заряда.