Емкость затвора и емкость Миллера на полевом МОП-транзисторе

Как емкость затвора и емкость Миллера смоделированы для MOSFET. Каково поведение обоих при подаче напряжения на затвор?

mosfet

— Sherby
источник

Что ваши исследования говорят вам до сих пор, и не говорите: «Мои исследования привели меня к мысли, что постановка вопроса об ЭЭ дает самый быстрый результат».

— Энди ака

Я выяснил часть емкости затвора, и как она меняется с током от драйвера MOSFET. Но я не мог понять влияние на емкость Миллера. Я не просил рабочих, просто как они моделируются? с которым я не сталкивался.

— Шерби,

Я только что уловил ваш комментарий, прежде чем вы отредактировали его. "Спасибо за грубость" - это было первоначальное вступительное заявление в вашем комментарии. Заставил меня улыбнуться Я думаю, вам нужно объяснить, что вы знаете о емкости Миллера, чтобы люди могли кратко ответить на ваш вопрос без какой-либо грубости.

— Энди ака

хе - хе. Я не хотел быть таким же, поэтому я удалил его. Я не очень разбираюсь в емкости Миллера, просто прочитал об эффекте Миллера и видел, что он вызывает очевидное увеличение входной емкости, но не понимал, как она моделируется, и есть ли ее эффект или есть ли там конденсатор.

— Шерби,

Ответы:

Между стоком и затвором всегда есть емкость, которая может быть реальной проблемой. Обычным полевым МОП-транзистором является FQP30N06L (60-вольтовый логический N-канальный полевой МОП-транзистор). он имеет следующие значения емкости: -

Входная емкость 1040 пФ (от затвора до источника)
Выходная емкость 350 пФ (сток к источнику)
Емкость обратного переноса 65 пФ (сток до ворот)

Емкость Миллера - это емкость обратной передачи, указанная выше, а входная емкость - емкость затвор-исток. Выходная емкость от стока до источника.

Для полевого МОП-транзистора входная емкость обычно является наибольшей из трех, потому что для получения приличной пропускной способности (изменение тока стока для изменения напряжения затвора-истока) изоляция затвора должна быть очень тонкой, и это увеличивает емкость затвора-истока.

Емкость Миллера (емкость обратной передачи), как правило, наименьшая, но она может серьезно повлиять на производительность.

Рассмотрим приведенный выше МОП-транзистор, переключающий нагрузку 10 А с напряжения питания 50 В. Если вы управляете затвором, чтобы повернуть устройство на стоке, можно ожидать падения с 50 В до 0 В в течение нескольких сотен наносекунд. К сожалению, быстро падающее напряжение стока (при включении устройства) удаляет заряд затвора через емкость Миллера, и это может привести к отключению устройства - это называется отрицательной обратной связью и может привести к меньшему, чем идеальное, времени переключения (включения и выключения).

Хитрость заключается в том, чтобы убедиться, что ворота слегка перегружены, чтобы приспособиться к этому. Посмотрите на следующую фотографию, взятую из таблицы данных FQP30N06L: -

введите описание изображения здесь

Он показывает, что вы можете ожидать, когда напряжение на затворе составляет 5 В, а ток стока равен 10 А - вы получите падение напряжения на устройстве примерно 0,35 В (рассеиваемая мощность 3,5 Вт). Тем не менее, при быстром падении напряжения стока с 50 В удаление заряда из затвора может быть таким, что треть напряжения затвора временно «теряется» в процессе переключения. Это смягчается за счет того, что напряжение возбуждения затвора исходит из низкого сопротивления источника, но, если теряется треть, в течение короткого периода времени это похоже на напряжение затвора 3,5 В, и это рассеивает больше энергии в процессе переключения.

То же самое верно при выключении MOSFET; внезапное повышение напряжения на стоке вызывает заряд в затворе, и это приводит к небольшому включению MOSFET.

Если вы хотите лучше переключаться, посмотрите на технические характеристики и перепрыгните напряжение затвора, чтобы включить его, и, если возможно, подайте отрицательное напряжение привода, чтобы выключить его. Во всех случаях используйте драйверы с низким сопротивлением. В техническом описании FQP30N06L указано, что в характеристиках времени нарастания и спада используется импеданс привода 25 Ом.

Также стоит упомянуть о том, как различные емкости зависят от напряжения. Посмотрите на эту схему: -

введите описание изображения здесь

При очень малых напряжениях стока емкость Миллера (Crss) составляет почти 1 нФ - сравните это, когда устройство выключено (скажем, 50 В на стоке) - емкость снизилась до, вероятно, менее 50 пФ. Смотрите также, как напряжение влияет на две другие емкости.

— Энди ака
источник

Я подозреваю, что вы имеете в виду конкретное устройство или размер устройства для 100 пф, которые вы заявляете.

— заполнитель

@rawbrawb Никакого конкретного устройства - наверное, мне следовало бы сказать немного яснее и, возможно, сказать, в диапазоне сотен пикофарад.

— Энди ака

Вы можете получить миллер на любом устройстве, даже на усилителе. Входной каскад усилителя внутри микросхемы может составлять всего несколько FF емкости затвора, при этом емкость мельника составляет порядка 100 AF. Ваш номер может относиться только к конкретному очень мощному MOSFET (Hexfet?) Или подобному.

— заполнитель

@rawbrawb - я все еще нацелился на MOSFET, но я изменил ответ.

— Энди ака

Хорошая статья Спасибо за объяснение влияния емкости Миллера и почему нам нужно

Боюсь, что термин «емкость Миллера» еще не был должным образом объяснен. Было сказано, что емкость Миллера будет идентична емкости сток-затвор. Я думаю, что это нуждается в разъяснении.

Проблема в том, что эффект Миллера (вызванный отрицательной обратной связью) увеличивает входную проводимость на затворе (в случае общих конфигураций источника). Это относится к любому проводящему элементу между сливом и затвором (внутри и / или снаружи устройства).

Грубо говоря, можно сказать, что эффект Миллера, по-видимому, увеличивает входную емкость на затворе на коэффициент, равный усилению А каскада, следовательно: Cin ~ A * Cdg.

Это означает - что касается моделирования: эффект Миллера вообще не моделируется, а Cdg моделируется как есть (между D и G). Возможное увеличение из-за эффекта Миллера зависит от конкретного применения.

— LVW
источник