ทำไมโค้งค่าประจุเกต (ที่ราบสูงมิลเลอร์) ของ MOSFET ขึ้นอยู่กับ Vds

ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมค่าโค้งประตู (อย่างแน่นอน: ส่วนที่ราบสูงมิลเลอร์) ของ MOSFET ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย VDS

ตัวอย่างเช่นแผ่นข้อมูลของ IRFZ44แสดงในหน้า 4 (รูปที่ 6) เส้นโค้งประจุเกตสำหรับค่า Vds ที่แตกต่างกัน

ทำไมที่ราบสูงของมิลเลอร์จึงยาวกว่าสำหรับ Vds ที่ใหญ่กว่า ที่ราบสูงขึ้นอยู่กับ Cgd หรือไม่? แต่ Cgd (= Crss) เล็กลงสำหรับ Vds ที่ใหญ่กว่า (ดู FIg.5 ในแผ่นข้อมูล) มิลเลอร์ที่ราบสูงควรจะสั้นลงหรือไม่?

"ทำไมที่ราบสูงมิลเลอร์จึงมีขนาดใหญ่กว่าอีกต่อไป $V_{\text{ds}}$? "

คำตอบสั้น ๆ ก็คือความกว้างของที่ราบสูงมิลเลอร์วัดพื้นที่ใต้โค้งให้ $C_{\text{gd}}$. แต่ทำไม

มิลเลอร์ที่ราบสูงแสดงอะไร?

เอฟเฟกต์ Miller มีอยู่เพราะมีความจุที่มีประสิทธิภาพระหว่างท่อระบายน้ำและเกทของ FET ($C_ {\text {gd}}$) ความจุมิลเลอร์ที่เรียกว่า เส้นโค้งของรูปที่ 6 ในแผ่นข้อมูลถูกสร้างขึ้นโดยการสลับ FET ด้วยกระแสคงที่เข้าสู่ประตูในขณะที่ท่อระบายน้ำถูกดึงขึ้นผ่านวงจร จำกัด ปัจจุบันเป็นแรงดันไฟฟ้าบางส่วน$V_ {\text {dd}}$. หลังจากแรงดันเกตเพิ่มขึ้นผ่านเกณฑ์และกระแสระบายถึงระดับที่ จำกัด (กำหนดโดยวงจร จำกัด กระแส)$V_ {\text {ds}}$ เริ่มลดลงแทนที่การชาร์จ $C_ {\text {gd}}$ผ่านประตู ในขณะที่$V_ {\text {ds}}$ ตกถึงศูนย์โวลต์จาก $V_ {\text {dd}}$, $V_G$ ติดอยู่โดยการกำจัดปัจจุบันจาก $C_ {\text {gd}}$ ... นั่นคือที่ราบสูงมิลเลอร์

Miller Plateau แสดงจำนวนประจุไฟ $C_ {\text {gd}}$ตามความกว้าง สำหรับ FET ที่กำหนดความกว้างของ Miller Plateau เป็นฟังก์ชันของแรงดันไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ผ่าน$V_ {\text {ds}}$ขณะที่เปิดสวิตช์ รูปที่แสดง$V_G$ สอดคล้องกับ $V_ {\text {ds}}$ เพื่อให้ชัดเจน

เส้นโค้งการชาร์จเกตสำหรับ IRFZ44 แสดงระยะสามช่วง $V_{\text{ds}}$; Span1 คือ 0V ถึง 11V, Span2 คือ 0V ถึง 28V, และ Span3 คือ 0V ถึง 44V ตอนนี้บางสิ่งควรชัดเจน:

• $V_{\text{ds}}$ ช่วงที่ 3> $V_{\text{ds}}$ ช่วงที่ 2> $V_{\text{ds}}$ Span1
• $V_{\text{ds}}$ Span3 ประกอบด้วย Span2 และ Span1
• $C_{\text{gd}}$ ค่าใช้จ่ายจะมากขึ้นสำหรับขนาดใหญ่ $V_{\text{ds}}$ ระยะ
• Miller Plateau จะกว้างขึ้นด้วย $C_{\text{gd}}$ ค่าใช้จ่าย
• มากขึ้นมากขึ้น

ข้อสรุปเหล่านี้ดูเหมือนว่าจะมือเป็นคลื่นและเป็นงูกับคุณหรือไม่ ตกลงแล้วจะเป็นอย่างไร

ทำไม Miller Plateau ถึงได้สูงขึ้น $V_{\text{ds}}$ - รูปลักษณ์เชิงปริมาณ

เริ่มต้นด้วยสมการสำหรับประจุบนตัวเก็บประจุ:

Q = CV พร้อมกับดิฟเฟอเรนเชียล dQ = C dV

ตอนนี้ $C_{\text{gd}}$ ไม่คงที่ แต่ฟังก์ชั่นบางอย่างของ $V_{\text{ds}}$. ดูกราฟในรูปที่ 5 ของแผ่นข้อมูล IRFZ44$C_{\text{gd}}$เราต้องการสมการบางอย่างที่ไม่ใช่อินฟินิตี้ที่ศูนย์ $V_{\text{ds}}$และหลุดออกจากชี้แจง (ish) ฉันจะไม่เข้าไปดูรายละเอียดที่นี่เกี่ยวกับวิธีการทำสิ่งนี้ เพียงเลือกรูปแบบง่าย ๆ ที่ดูเหมือนจะจับคู่และลองปรับให้เข้ากับข้อมูล ดังนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ฟิสิกส์ แต่เพียงแค่จับคู่ที่ดีกับความพยายามเพียงเล็กน้อย บางครั้งนั่นคือทั้งหมดที่จำเป็น

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

ที่ไหน
$C_{\text{gdo}}$ = 1056 pF
$k_c$ = 0.41 - สัมประสิทธิ์การขยายตามอำเภอใจ

ตรวจสอบรุ่นที่ติดตั้งนี้ลงในแผ่นข้อมูลที่เราเห็น:

ดังนั้นหลังจากเสียบ $C_{\text{gd}}$ การแสดงออกของแบบจำลองในรูปแบบที่แตกต่างกันของสมการการประจุและรวมทั้งสองด้านเข้าด้วยกัน

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

เนื้อเรื่องของคิวแสดงให้เห็นว่ามันเพิ่มขึ้นเสมอสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่กว่า $V_{\text{ds}}$.

วิธีเดียวที่จะไม่เป็นจริงก็คือถ้า $C_{\text{gd}}$ กลายเป็นค่าลบสำหรับบางค่าของ $V_{\text{ds}}$ซึ่งไม่สามารถใช้งานได้จริง ดังนั้นมากขึ้น

เมื่อ MOSFET เริ่มดำเนินการมีผู้ให้บริการในช่องที่ไม่เคยมีมาก่อนและความจุประตูสู่ช่องทางขึ้นไปไม่ลง โปรดทราบว่าความจุที่วัดได้ในรูปที่ 5 มีค่าทั้งหมดที่ V _GS = 0

เนื่องจากขนาดของช่องสัญญาณปัจจุบันสำหรับ V _{GS ที่}กำหนดนั้นขึ้นอยู่กับ V _DSดังนั้นการเพิ่มขึ้นของความจุที่มีประสิทธิภาพ

ตำแหน่งของ "เข่า" ที่สองในโค้งแสดงถึงจุดที่กระแสของช่องหยุดเพิ่มขึ้นสำหรับ V _{DS ที่}กำหนด

แรงดันไฟฟ้าของท่อระบายน้ำที่มากขึ้นหมายถึงค่าใช้จ่าย Cgd มันง่ายมาก กระแสไฟฟ้าผ่าน Cgd กำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าใน Cgd กระแสนี้คือ Ig ซึ่งถูก จำกัด โดยแหล่งกำเนิดดังนั้นจึงต้องใช้เวลาในการปล่อยประจุมากกว่า