Part 01

前言

MOSFET米勒效應是指在MOSFET的開關(guān)過程中，由于柵極-漏極之間的電容Cgd的存在，漏極電壓的變化會通過該電容耦合到柵極，導致柵極電壓出現(xiàn)不希望的變化。 在MOSFET開關(guān)的過程中，特別是當漏極電壓發(fā)生快速變化時，柵極電壓需要經(jīng)歷一個過渡階段，這一階段通常表現(xiàn)為柵極電壓變化的“平臺”部分，稱為米勒平臺電壓。這時，盡管柵極驅(qū)動電壓仍在增加或減少，但柵極電流主要用于充電或放電柵極-漏極電容Cgd，使得柵極電壓變化緩慢。由于電容的充放電特性，柵極電壓和漏極電壓之間的關(guān)系呈現(xiàn)出一個相對平穩(wěn)的平臺。米勒平臺的存在通常會使得MOSFET的開關(guān)過程變得較慢，因為柵極電壓在米勒平臺上變化較慢，主要是由于電容充電的時間。而在其他階段（如柵極電壓的上升或下降階段），柵極電壓變化較快，表明MOSFET正在經(jīng)歷柵極電流的快速變化。

米勒效應使得柵極電壓的變化變得較慢從而會影響MOSFET的開關(guān)速度，其次米勒效應導致的柵極電流的增加和電容充電過程會增加開關(guān)損耗，特別是在高頻開關(guān)電路中，因為每次開關(guān)過程中都會有一定量的能量被浪費在電容的充電和放電上，從而會增加開關(guān)損耗。柵極電壓的變化可能導致MOSFET的不穩(wěn)定工作，特別是在高頻或快速開關(guān)時，這可能導致振蕩、過沖、甚至導致MOSFET損壞。

那么如何獲取MOSFET米勒平臺電壓呢？有些人第一反應是用示波器去測，示波器當然可以測出來，但是在前期原理圖設(shè)計或者器件選型階段，有沒有更快捷的方法獲取或者計算出米勒平臺電壓的值呢？當然是有的，今天我們就介紹兩種米勒平臺電壓的獲取方式，一種是讀圖，一種是計算。

Part 02

方式1：讀圖

打開MOSFET的datasheet，我們可以在后面的特性曲線中找到Vgs-Qg曲線，橫坐標是總柵極電荷Qg，縱坐標是柵源電壓Vgs，比如下圖，當柵源極電壓<4.5V時，隨著柵極電壓的增加，柵源gs寄生電容不斷充電，柵極電荷也是不斷增加的，當柵源極電壓=4.5V以后，此時，MOSFET的柵源gs寄生電容充滿電了，開始給柵漏gd寄生電容充電，此時柵極電壓基本不變，當柵漏gd寄生電容充滿電后，柵極電壓繼續(xù)增加，因此米勒平臺電壓大概是4.5V。

這種獲取米勒平臺電壓的方式存在弊端，原因是曲線是特定測試條件下得到的，比如溫度是25℃，ID是75A，VDS電壓是20V或者32V，當我們的MOSFET電路參數(shù)以及溫度跟這個不同的時候，就會存在偏差，所以接下來介紹計算的方式，計算出的米勒平臺電壓偏差會更小，更符合電路的實際情況。

Part 03

方式2：計算

米勒平臺電壓的計算公式是：Vgs_miller=Vth+(Id/K)^0.5

K：MOSFET的K值，通常也稱為跨導參數(shù)

Vth：MOSFET的開啟電壓

Id：MOSFET的漏極電流

所以知道得到K，Vth，Id就能得到米勒平臺電壓。


MOSFET規(guī)格書會給出Id-Vgs的傳輸特性曲線，以結(jié)溫25℃的Id-Vgs的傳輸特性曲線為例，我們可以通過曲線得到兩個坐標點，（Vgs1,Id1）,（Vgs2,Id2），比如（3V，4A)和（5V，300A)

基于Id=K*（Vgs-Vth)^2方程進行計算，這個方程大家應該很熟悉了。把上面兩個坐標點帶入Id=K*（Vgs-Vth)^2方程就能求解出K值，以及Vth值。這樣我們就能計算出我們實際不同漏極電流下的米勒平臺電壓了。

當然以上結(jié)算對應MOSFET的結(jié)溫是25℃，由于MOSFET的開啟電壓Vth隨溫度變化比較大，溫度越高，MOSFET的開啟電壓Vth越低，溫度系數(shù)典型值是7mV/°C（規(guī)格書一般不會給，這是個參考值），我們可以通過這個值進一步校正米勒平臺電壓。

比如如果我們算出的25℃，Vth值是1V，那125℃ Vth的值就是：

Vth_125℃=1V-0.007V/°C*（125℃-25℃）=0.3V。

然后我們就可以通過Vgs_miller=Vth+(Id/K)^0.5計算出125℃時的米勒平臺電壓了。