Gate Capacitance และ Miller Capacitance บน MOSFET

ความจุ Gate และความจุของ Miller เป็นแบบจำลองสำหรับ MOSFET อย่างไร พฤติกรรมทั้งสองอย่างนี้เกิดขึ้นเมื่อมีการใช้แรงดันเกต

มักจะมีความจุระหว่างท่อระบายน้ำและเกตซึ่งอาจเป็นปัญหาได้ MOSFET ทั่วไปคือ FQP30N06L (60V LOGIC N-Channel MOSFET) มันมีตัวเลขความจุต่อไปนี้: -

• ความจุอินพุต 1040 pF (gate to source)
• ความจุเอาต์พุต 350 pF (ระบายไปยังแหล่งกำเนิด)
• การถ่ายโอนย้อนกลับความจุ 65 pF (ระบายไปที่ประตู)

ความจุมิลเลอร์เป็นความจุการถ่ายโอนย้อนกลับที่ระบุไว้ข้างต้นและความจุอินพุตเป็นความจุของเกต - เกต กำลังการผลิตจากท่อระบายน้ำไปยังแหล่งที่มา

สำหรับ MOSFET ความจุอินพุตมักจะใหญ่ที่สุดในสามเนื่องจากได้รับปริมาณงานที่พอเหมาะ (การเปลี่ยนแปลงของกระแสไหลออกสำหรับการเปลี่ยนแปลงแรงดันเกตแหล่งกำเนิด) ฉนวนกันความร้อนประตูจะต้องบางมากและสิ่งนี้จะเพิ่มความจุของเกตแหล่ง

ความจุมิลเลอร์ (ความจุการถ่ายโอนแบบย้อนกลับ) มักจะมีขนาดเล็กที่สุด แต่อาจมีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพการทำงาน

พิจารณา MOSFET ด้านบนสลับโหลด 10A จากแรงดันไฟฟ้าของ 50V หากคุณขับเกตเพื่อเปิดใช้อุปกรณ์บนท่อระบายน้ำอาจคาดว่าจะลดลงจาก 50V เป็น 0V ภายในไม่กี่ร้อยนาโนวินาที น่าเสียดายที่แรงดันไฟฟ้าของท่อระบายน้ำลดลงอย่างรวดเร็ว (เมื่ออุปกรณ์เปิด) จะทำการถอดประจุเกตผ่านทางความจุมิลเลอร์และสิ่งนี้สามารถเริ่มต้นปิดอุปกรณ์ได้ - ซึ่งเรียกว่าข้อเสนอแนะเชิงลบและอาจส่งผลให้

เคล็ดลับคือเพื่อให้แน่ใจว่าเกทจะถูกขับเกินเล็กน้อยเพื่อรองรับสิ่งนี้ ดูภาพต่อไปนี้ที่ถ่ายจากแผ่นข้อมูล FQP30N06L: -

มันแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่คุณคาดหวังได้เมื่อแรงดันเกตคือ 5V และกระแสไฟไหลออกเป็น 10A - คุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าตกที่อุปกรณ์ประมาณ 0.35V (การกระจายพลังงาน 3.5W) อย่างไรก็ตามด้วยแรงดันท่อระบายน้ำที่ลดลงอย่างรวดเร็วจาก 50V การถอดประจุออกจากเกตสามารถทำให้แรงดันเกตหนึ่งในสามนั้น "สูญเสีย" ชั่วคราวในกระบวนการสลับ นี่คือการลดลงโดยการตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าไดรฟ์ประตูมาจากความต้านทานต่ำแหล่งที่มา แต่ถ้าหนึ่งในสามที่หายไปในช่วงเวลาสั้น ๆ มันก็เหมือนการมีแรงดันเกตที่ 3.5V และสิ่งนี้กระจายอำนาจมากขึ้นในกระบวนการเปลี่ยน

เช่นเดียวกันเมื่อปิด MOSFET แรงดันไฟฟ้าของท่อระบายน้ำเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันจะอัดประจุเข้าไปที่เกทและสิ่งนี้มีผลในการเปลี่ยน MOSFET บนเล็กน้อย

หากคุณต้องการการสลับที่ดีกว่าให้ดูที่แผ่นข้อมูลและขับแรงดันเกตมากเกินไปเพื่อเปิดใช้งานและหากเป็นไปได้ให้ใช้แรงดันไฟฟ้าไดรฟ์เชิงลบเพื่อปิด ในทุกกรณีใช้ไดรเวอร์ความต้านทานต่ำ แผ่นข้อมูลสำหรับ FQP30N06L ระบุว่าข้อมูลจำเพาะเวลาขึ้นและลงใช้ความต้านทานไดรฟ์ 25 โอห์ม

นอกจากนี้ยังมีมูลค่าการกล่าวถึงว่าตัวเก็บประจุต่าง ๆ ได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าอย่างไร ดูแผนภาพนี้: -

สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่เล็กมากความจุของมิลเลอร์ (Crss) เกือบ 1nF - เปรียบเทียบสิ่งนี้เมื่ออุปกรณ์ถูกปิด (กล่าวว่า 50V บนท่อระบายน้ำ) - ความจุลดลงเหลือน้อยกว่า 50pF ดูว่าแรงดันไฟฟ้ามีผลกระทบอย่างไรต่อความจุสองตัว

ฉันกลัวว่าคำว่า "มิลเลอร์" ความจุยังไม่ได้อธิบายอย่างถูกต้อง ว่ากันว่าความจุของมิลเลอร์จะเหมือนกับความจุของท่อระบายน้ำต่อประตู ฉันคิดว่านี่เป็นคำชี้แจงที่ชัดเจน

ปัญหาคือว่าผลกระทบมิลเลอร์ (เกิดจากข้อเสนอแนะเชิงลบ) เพิ่มความนำไฟฟ้านำเข้าที่ประตู (ในกรณีของการกำหนดค่าแหล่งที่มาทั่วไป) สิ่งนี้ใช้กับองค์ประกอบที่นำพาใด ๆ ระหว่างท่อระบายน้ำและประตู (ภายในและ / หรือนอกอุปกรณ์)

โดยทั่วไปเราสามารถพูดได้ว่าเอฟเฟกต์ Miller เพิ่มความสามารถในการป้อนข้อมูลที่เกตอย่างชัดเจนโดยมีค่าเท่ากับผลกำไร A ของเวทีดังนี้: Cin ~ A * Cdg

นั่นหมายความว่า - เท่าที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลอง: เอฟเฟกต์ของ Miller ไม่ได้ทำแบบจำลองเลยและ Cdg นั้นเป็นแบบจำลองตามที่มันเป็น (ระหว่าง D และ G) การเพิ่มขึ้นที่เป็นไปได้เนื่องจากลักษณะพิเศษของ Miller ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันเฉพาะ