1. 什么是米勒效應？

米勒效應（Miller effect）是在電子學中，反相放大電路中，輸入與輸出之間的分布電容或寄生電容由于放大器的放大作用，其等效到輸入端的電容值會擴大1+K倍，其中K是該級放大電路電壓放大倍數(shù)。

 

圖 1: 一個理想的電壓反相放大器，帶有將輸出連接到輸入的阻抗

輸入電容的增長值為

2. MOSFET的米勒電容在哪里？

在功率MOSFET中，柵極與溝道之間存在一個薄層二氧化硅，pn結(jié)間存在一個空間電荷區(qū)。因此，功率MOSFET在柵極-漏極、柵極-源極和漏極-源極之間存在寄生電容，如圖2所示。

圖2. 功率MOSFET的寄生電容柵-漏電容Cgd和柵-源電容Cgs主要由柵極電極的結(jié)構(gòu)決定，而漏-源電容Cds則由垂直pn結(jié)的電容決定。而Cgd扮演了米勒電容的作用。

3. 什么是米勒平臺？

米勒平臺(Miller Plateau)展示了當MOSFET開啟時，由于米勒效應導致的柵極電壓停滯現(xiàn)象。米勒效應是因為在MOSFET的漏極和柵極之間存在有效的電容Cgd，即所謂的米勒電容。

圖3. 柵極電荷與柵源電壓的關(guān)系

圖3是通過以恒定電流向柵極充電來開啟MOSFET的同時，漏極通過限流電路被拉至Vdd而生成的。當柵極電壓升至超過閾值電壓后，漏極電流達到由限流電路設(shè)定的上限，此時Vds(漏源電壓)開始下降，通過柵極從Cgd上置換出電荷。隨著Vds從Vdd降至0V，VG(柵極電壓)因Cgd上的位移電流而保持不變。這就是米勒平臺。

4.為什么米勒平臺在較高的Vds下變寬？

米勒平臺的寬度顯示了Cgd中的電荷量。對于給定的MOSFET，米勒平臺的寬度是Vds在開啟過程中電壓范圍的函數(shù)。圖2中將VG與Vds對齊，以便更清晰地說明這一點。

圖4. MOSFET開啟過程的關(guān)鍵波形圖1的柵極電荷曲線顯示了三個Vds區(qū)間；區(qū)間1是從0V到11V，區(qū)間2是從0V到28V，區(qū)間3是從0V到44V?，F(xiàn)在，可以明確以下事實：

Vds區(qū)間3 > Vds區(qū)間2 > Vds區(qū)間1

Vds區(qū)間3包含了區(qū)間2和區(qū)間1。

Cgd上的電荷量隨Vds區(qū)間的增大而增加。

米勒平臺會隨著Cgd上電荷量的增加而變得更寬。

這些結(jié)論對你來說是否顯得過于籠統(tǒng)和不可靠？

那么，讓我們換個角度來看：

從電容上的電荷表達式開始：

Q = CV，其微分形式為 dQ = CdV

我們知道，Cgd并非常數(shù)，而會隨著Vds的變化而變化。查看數(shù)據(jù)手冊中的Cgd曲線，我們希望找到一個方程，在Vds=0處不是無窮大，并且呈指數(shù)(或類似指數(shù))衰減。這里不會詳細討論這是如何做到的。只是選擇一些看起來匹配度很高的簡單形式，并嘗試將它們擬合到數(shù)據(jù)上。因此，這不是基于器件的物理特性，而是基于簡單的擬合。

其中：Cgdo=1056 pF，kc=0.41—— 一個任意的比例系數(shù)

將這個擬合模型與數(shù)據(jù)手冊對比，我們可以看到：

因此，將Cgd模型表達式代入電荷方程的微分形式，并對兩邊進行積分后，我們得到：

  

圖5. Cgd電荷隨Vds的變化曲線

圖5顯示，對于Vds的更大變化，Q始終在增加。

唯一使這不成立的情況是Cgd在某些Vds值下變?yōu)樨撝?，但這在物理上是不可能的。所以，更多的Vds變化會導致更多的電荷積累。