Чому крива заряду затвора (плато Міллера) MOSFET залежить від Vds?

Я не розумію, чому крива заряду воріт (саме: частина плато Міллера) MOSFET залежить від напруги стоку-джерела Vds.

Як приклад, таблиця даних IRFZ44 показує на сторінці 4 (рис. 6) криві заряду затвора для різних значень Vds.

Чому плато Міллера довше для великих Vds? Чи не плато залежить від Cgd? Але Cgd (= Crss) стає меншим для більших Vds (див. FIg.5 у таблиці). Невже плато Міллера не стане коротшим?

"Чому плато Міллера довше ?"$V_{\text{ds}}$

Коротка відповідь полягає в тому, що ширина плато Міллера масштабується з площею під кривою для . Але чому? $C_{\text{gd}}$

Що показує плато Міллера?

Ефект Міллера існує тому, що існує ефективна ємність між зливом і воротами FET ( ), так звана ємність Міллера. Крива малюнка 6 у таблиці даних генерується при включенні FET постійним струмом у затвор, в той час як злив підтягується через обмежувальний струм до деякої напруги . Після того як напруга затвора піднімається за поріг і струм зливу досягає його межі (встановленої обмежувальним струмом), починає падати, витісняючи заряд на через затвор. У той час як падає на нуль вольт, з ,$C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {dd}}$$V_ {\text {ds}}$$C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_ {\text {dd}}$$V_G$застрягла струмом зміщення від ..., що є плато Міллера. $C_ {\text {gd}}$

Плато Міллера показує кількість заряду в за його шириною. Для даного FET ширина плато Міллера є функцією напруги, що проходить під час його включення. На рисунку показано вирівняне з щоб зробити це зрозумілим. $C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_G$$V_ {\text {ds}}$

Крива заряду затвора для IRFZ44 показує три проміжки ; Span1 - 0В до 11В, Span2 - 0В до 28В, а Span3 - 0В до 44В. Тепер деякі речі повинні бути зрозумілими: $V_{\text{ds}}$

• $V_{\text{ds}}$ Span3> Span2> Span1 $V_{\text{ds}}$$V_{\text{ds}}$
• $V_{\text{ds}}$ Span3 включає Span2 та Span1.
• $C_{\text{gd}}$ заряд більший для більшого прольоту. $V_{\text{ds}}$
• Плато Міллера буде ширшим із більшою зарядкою . $C_{\text{gd}}$
• Більше - більше.

Ці висновки здаються вам занадто ручно хвилястими та зміїними? Гаразд, а як щодо цього?

Чому плато Міллера стає ширшим за вищий - кількісний вигляд$V_{\text{ds}}$

Почніть з рівняння заряду на конденсаторі:

Q = CV з диференційною формою dQ = C dV

Тепер - це не константа, а деяка функція . Дивлячись на криву на малюнку 5 аркуша даних IRFZ44 для , ми хочемо, щоб було зроблено рівняння, яке не є нескінченним при нулі і відпадає експоненціально (ish). Я не буду вносити тут жодних деталей про те, як це робилося. Просто виберіть дуже прості форми, які, здається, відповідають і спробуйте пристосувати їх до даних. Отже, не грунтується на фізиці пристрою, а просто відповідає досить непогано з досить невеликими зусиллями. Іноді це все, що потрібно. $C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$$C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$

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

де = 1056 = 0,41 - довільний коефіцієнт масштабування
$C_{\text{gdo}}$
$k_c$

Перевіряючи цю пристосовану модель до таблиці, ми бачимо:

Отже, включивши модельний вираз в диференціальну форму рівняння заряду та інтегруючи обидві сторони, ми отримаємо: $C_{\text{gd}}$

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 }}$

Графік Q показує, що він завжди збільшується для більших змін . $V_{\text{ds}}$

Єдиним чином це не було би правдою, якби став негативним для деяких значень , які фізично не можна зрозуміти. Отже, більше - більше.$C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$

Як тільки MOSFET починає проводити, в каналі з’являються носії, де раніше їх не було, і ємність від каналу до каналу піднімається вгору, а не вниз. Зауважимо, що ємності, виміряні на рисунку 5, знаходяться у V _GS = 0.

Оскільки величина струму каналу для даного V _GS дещо залежить від V _DS , тож збільшується ефективна ємність.

Положення другого "коліна" в кривій являє собою точку, в якій струм каналу перестає зростати для даної V _DS .

Більша напруга стоку означає більше заряду на Cgd. Це так просто. Струм через Cgd визначає швидкість зміни напруги на Cgd. Цей струм Ig, який обмежений джерелом, тому потрібно більше часу, щоб розрядити більше заряду.