【元器件专题】MOS管开通过程波形分析

Vgs表示的是Cgs电容两端的电压粉丝这条线.绿线表示的MOS管的DS电压也就是Vds没开通时310V.在t0-t1时刻MOS管开通阈值前MOS管截止此时Vds310V流过DS的电流Id0A。从MOS管开始导通到Vgs电压米勒平台这段区域的时间很短这个过程Vgs电压微微下降。DS电流Id在MOS管刚刚导通到米勒平台电压这段时间内会从0A急剧增大。一、MOS 管的 2 个关键寄生电容除了栅源电容Cgs还有一个决定米勒平台的核心电容 ——栅漏电容 Cgd也叫米勒电容它是栅极 G 和漏极 D 之间的寄生电容是米勒平台的根源。MOS 管的栅极其实同时接了两个电容一端接源极 SCgs一端接漏极 DCgd二、分 4 个阶段看懂 MOS 管导通全过程我们对应图里的时间轴一步步看阶段 1t0~t1 —— Cgs 充电MOS 准备导通驱动开始给栅极供电电流先给 Cgs 充电Vgs栅源电压从 0 开始上升此时 Vgs 开启电压 Vth4.5VMOS 管还没导通所以漏极电流 Id0漏源电压 Vds 保持 310V 满电压不变阶段 2t1~ 米勒平台起点 —— 沟道形成Id 急剧上升Vgs 超过 Vth4.5VMOS 管内部的感生沟道开始形成DS 之间开始导通漏极电流 Id 从 0 开始急剧增大直到达到负载的最大电流这个阶段Vds 还没开始下降驱动电流还是在给 Cgs 充电所以 Vgs 继续上升阶段 3米勒平台区间 —— 核心Cgd 充放电Vgs 停滞当 Id 达到最大负载电流后Vds漏源电压开始从 310V 大幅下降图里是简化示意实际是快速下降漏极 D 的电压快速下降而栅极 G 的电压在上升G 和 D 之间的电压差剧烈变化此时驱动提供的所有电流全部用来给栅漏电容 Cgd 充放电了没有多余的电流给 Cgs 充电了所以 Vgs 不再上升停在一个固定电压上形成了这段平坦的 “米勒平台”米勒平台就是栅漏寄生电容 Cgd 的充放电过程它 “吃掉” 了所有驱动电流导致栅极电压 Vgs 暂时停止上升出现了一段平坦的区间。阶段 4米勒平台结束 —— MOS 完全导通Cgd 充放电完成后驱动电流重新给 Cgs 充电Vgs 继续上升到最终驱动电压Vds 降到最低的导通压降零点几 VId 保持稳定MOS 管完全导通开关过程结束三、米勒平台的核心影响1它是 MOS 管开关损耗的最大来源米勒平台这段时间Vds 在大幅下降、Id 已经达到最大值电压和电流同时存在功率损耗 电压 × 电流是整个开关过程中损耗最大、发热最严重的阶段。2什么会影响米勒平台的长度Cgd米勒电容越大平台越长开关越慢损耗越大所以选 MOS 管时优先选 Cgd 小的驱动电流越小平台越长所以要做大电流栅极驱动快速给 Cgd 充放电缩短平台