Ємність воріт і ємність міллера на MOSFET

Як моделюється ємність Гейта та ємність Міллера для MOSFET. Яка поведінка для обох при застосуванні напруги в воротах?

mosfet

— Шербі
джерело

Що ви вже говорили у ваших дослідженнях, і не кажіть: «моє дослідження змусило мене повірити, що питання про EE дає найшвидший результат».

— Енді ака

Я зрозумів, ємність ємності Гейт, і як вона змінюється за допомогою струму від драйвера MOSFET. Але я не міг з'ясувати вплив на ємність млина. Я не питав працюючих, лише як їх моделюють? на яку я не натрапив.

— Шербі

Я щойно зловив ваш коментар, перш ніж ви його відредагували "Спасибі за грубість", було оригінальним вступним словом у вашому коментарі. Змусив мене посміхнутися. Я думаю, вам потрібно пояснити, що ви знаєте про ємність мельниць, щоб люди могли лаконічно відповісти на ваше запитання, не маючи грубості LOL.

— Енді ака

хе-хе. Я не хотів бути таким же, тому я його зняв. Я не знаю багато про ємність Міллера, просто читав про ефект мельниці і бачив, що це спричиняє явне збільшення вхідної ємності, але не розумів, як його моделюють, і якщо його ефект чи є насправді конденсатор.

— Шербі

Відповіді:

Завжди є ємність між зливом і воротами, що може бути справжньою проблемою. Поширений MOSFET - це FQP30N06L (60V LOGIC N-Channel MOSFET). вона має такі показники ємності: -

Вхідна ємність 1040 пФ (ворота до джерела)
Вихідна ємність 350 пФ (стік до джерела)
Ємність зворотного передачі 65 пФ (стік до воріт)

Ємність Міллера є ємністю зворотного перенесення, перерахованою вище, а вхідна ємність є ємністю затвора-джерела. Вихідна ємність - від стоку до джерела.

Для MOSFET вхідна ємність, як правило, найбільша з трьох, оскільки для отримання гідної пропускної здатності (зміна струму зливу для зміни напруги на затворі), ізоляція затвора повинна бути дуже тонкою, і це збільшує ємність затвора.

Ємність Міллера (ємність зворотного переносу) зазвичай найменша, але це може серйозно вплинути на продуктивність.

Розглянемо MOSFET вище, щоб переключити навантаження 10А від напруги живлення 50В. Якщо ви будете запускати ворота, щоб увімкнути пристрій на злив, можна очікувати, що він знизиться з 50 В до 0 В протягом декількох сотень наносекунд. На жаль, швидко падаюча напруга зливу (при включенні пристрою) знімає заряд затвора через ємність фрези, і це може почати вимикати пристрій - це називається негативним зворотним зв'язком і може призвести до менших за ідеальний час перемикання (увімкнення та вимкнення).

Трюк полягає в тому, щоб переконатися, що ворота злегка приведені в рух для цього. Подивіться на наступне зображення, зроблене з інформаційного аркуша FQP30N06L: -

введіть тут опис зображення

Він показує, що ви можете очікувати, коли напруга на затворі 5В, а струм зливу - 10А - ви отримаєте падіння вольта на пристрої приблизно 0,35В (розсіювання потужності 3,5Вт). Однак, коли напруга зливу швидко падає з 50 В, зняття заряду з затвора може бути таким, що третина напруги на затворі тимчасово «втрачається» в процесі комутації. Це зменшується, переконуючись, що напруга приводу затвора від низького опору джерела, але, якщо втрачається третина, на короткий проміжок часу це як би напруга на затворі на 3,5 В, і це витрачає більше енергії в процесі комутації.

Те саме стосується відключення MOSFET; раптове підняття напруги зливу вводить заряд у ворота, і це призводить до того, що МОЗФЕТ трохи поворотить.

Якщо ви хочете кращого перемикання, тоді подивіться на аркуш даних та переведіть напругу на затвор, щоб увімкнути його, і, якщо можливо, застосуйте негативну напругу приводу, щоб вимкнути його. У всіх випадках використовуйте драйвери низького опору. Лист даних для FQP30N06L вказує, що в специфікаціях часу підйому та падіння використовується опір приводу 25 Ом.

Також варто згадати про те, як на напругу впливають різні ємності. Подивіться на цю діаграму: -

введіть тут опис зображення

При дуже малих напругах зливу ємність фрезера (Crss) становить майже 1nF - порівняйте це, коли пристрій вимкнено (скажімо, 50V на зливі) - ємність впала, ймовірно, менше 50pF. Дивіться також, як напруга впливає на дві інші ємності.

— Енді ака
джерело

Я підозрюю, що ви маєте на увазі конкретний пристрій чи розмір пристрою на 100 пФ, на які ви заявляєте.

— заповнювач

@rawbrawb Немає конкретного пристрою - я, мабуть, був би трохи чіткішим, і, можливо, це було сказано в низькому діапазоні 100 pico farad.

— Енді ака

Ви можете отримати фрезерування на будь-якому пристрої, навіть просто на підсилювачі. Етап вхідного сигналу на підсилювачі всередині ІС може бути лише декількома FF від ємності затвора, при цьому ємність мельника знаходиться в порядку 100 AF. Ваш номер може застосовуватися лише до конкретного MOSFET (Hexfet?) Дуже великої потужності або подібного.

— заповнювач

@rawbrawb - Я все ще націляв MOSFET, але відповідь я переробив.

— Енді ака

Гарна стаття. Дякуємо за пояснення ефекту ємності Міллера та чому нам потрібно

Боюся, що термін "Міллер" ємність ще належним чином не пояснений. Було сказано, що ємність Міллера буде ідентичною ємності зливу до воріт. Я думаю, це потребує уточнення.

Проблема полягає в тому, що ефект Міллера (викликаний негативним зворотним зв'язком) збільшує вхідну провідність на воротах (у випадку загальних конфігурацій джерела). Це стосується будь-якого провідного елемента між зливом і затвором (всередині та / або зовні пристрою).

Приблизно можна сказати, що ефект Міллера, очевидно, збільшує вхідну ємність на затворі на коефіцієнт, рівний коефіцієнту підсилення A етапу, отже: Cin ~ A * Cdg.

Це означає - що стосується моделювання: ефект Міллера взагалі не моделюється, а Cdg моделюється таким, яким він є (між D і G). Можливе збільшення за рахунок ефекту Міллера залежить від конкретного застосування.

— LvW
джерело