Điện dung cổng và điện dung Miller trên MOSFET

Điện dung Gate và điện dung Miller được mô hình hóa như thế nào đối với MOSFET. Hành vi cho cả hai khi một điện áp cổng được áp dụng là gì?

Luôn có điện dung giữa cống và cổng có thể là một vấn đề thực sự. Một MOSFET phổ biến là FQP30N06L (MOSV N-Channel 60V LOGIC). nó có các số liệu điện dung sau: -

• Điện dung đầu vào 1040 pF (cổng vào nguồn)
• Điện dung đầu ra 350 pF (thoát ra nguồn)
• Điện dung chuyển ngược 65 pF (cống đến cổng)

Điện dung Miller là điện dung truyền ngược được liệt kê ở trên và điện dung đầu vào là điện dung nguồn cổng. Điện dung đầu ra là từ cống đến nguồn.

Đối với MOSFET, điện dung đầu vào thường lớn nhất trong ba vì để có được thông lượng tốt (thay đổi dòng thoát để thay đổi điện áp nguồn cổng), cách điện cổng phải rất mỏng và điều này làm tăng điện dung nguồn cổng.

Điện dung Miller (điện dung truyền ngược) thường nhỏ nhất nhưng nó có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất.

Hãy xem xét MOSFET ở trên chuyển đổi tải 10A từ điện áp cung cấp 50V. Nếu bạn lái cổng để bật thiết bị trên cống có thể sẽ giảm từ 50V xuống 0V trong vòng vài trăm nano giây. Thật không may, điện áp cống giảm nhanh (khi thiết bị bật) sẽ loại bỏ phí cổng thông qua điện dung của máy nghiền và điều này có thể bắt đầu tắt thiết bị - nó được gọi là phản hồi âm và có thể dẫn đến thời gian chuyển đổi lý tưởng (bật và tắt).

Bí quyết là đảm bảo rằng cổng được điều khiển quá mức một chút để phù hợp với điều này. Nhìn vào hình ảnh sau đây được lấy từ bảng dữ liệu FQP30N06L: -

Nó cho thấy những gì bạn có thể mong đợi khi điện áp cổng là 5V và dòng xả là 10A - bạn sẽ có mức giảm volt trên thiết bị khoảng 0,35V (công suất tiêu thụ 3,5W). Tuy nhiên, với điện áp thoát giảm nhanh từ 50V, việc loại bỏ điện tích khỏi cổng có thể khiến một phần ba điện áp cổng tạm thời bị "mất" trong quá trình chuyển mạch. Điều này được giảm thiểu bằng cách đảm bảo điện áp ổ đĩa cổng từ trở kháng nguồn thấp, nhưng nếu mất một phần ba, trong một khoảng thời gian ngắn, nó giống như có điện áp cổng ở 3,5V và điều này làm tiêu hao nhiều năng lượng hơn trong quá trình chuyển mạch.

Điều tương tự cũng đúng khi tắt MOSFET; sự gia tăng đột ngột của điện áp cống nạp vào cổng và điều này có tác dụng làm bật MOSFET một chút.

Nếu bạn muốn chuyển đổi tốt hơn thì hãy nhìn vào bảng dữ liệu và điều khiển quá mức điện áp cổng để bật nó lên và nếu có thể hãy áp dụng điện áp ổ đĩa âm để tắt nó đi. Trong mọi trường hợp sử dụng trình điều khiển trở kháng thấp. Bảng dữ liệu cho FQP30N06L chỉ ra rằng thông số kỹ thuật thời gian tăng và giảm sử dụng trở kháng ổ đĩa 25 ohm.

Điều đáng nói là làm thế nào các công suất khác nhau bị ảnh hưởng bởi điện áp. Nhìn vào sơ đồ này: -

Đối với điện áp cống rất nhỏ, điện dung của máy nghiền (Crss) là gần 1nF - so sánh điều này khi thiết bị bị tắt (giả sử 50V khi thoát nước) - điện dung đã giảm xuống có thể dưới 50pF. Xem thêm cách điện áp ảnh hưởng đến hai điện dung khác.

Tôi sợ rằng thuật ngữ "Miller" điện dung vẫn chưa được giải thích chính xác. Người ta nói rằng điện dung Miller sẽ giống hệt với điện dung cống-to-gate. Tôi nghĩ rằng, điều này làm rõ.

Vấn đề là hiệu ứng Miller (gây ra bởi phản hồi tiêu cực) làm tăng độ dẫn đầu vào tại cổng (trong trường hợp cấu hình nguồn chung). Điều này áp dụng cho mọi yếu tố dẫn giữa cống và cổng (bên trong và / hoặc bên ngoài thiết bị).

Chúng ta có thể nói rằng hiệu ứng Miller rõ ràng làm tăng điện dung đầu vào tại cổng bằng một hệ số bằng với mức tăng A của giai đoạn, do đó: Cin ~ A * Cdg.

Điều đó có nghĩa là - liên quan đến mô hình hóa: Hiệu ứng Miller hoàn toàn không được mô hình hóa và Cdg được mô hình hóa như hiện tại (giữa D và G). Sự gia tăng có thể do hiệu ứng Miller phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể.