MOSFET米勒效应振荡原因及寄生电压问题分析

简介：
本文深入探讨了MOSFET中的米勒效应导致振荡的原因，并分析了由此引发的寄生电压问题，为电路设计提供了理论支持和解决方案。 **MOSFET的米勒震荡成因及寄生电压问题详解** 在电力电子和硬件设计领域，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的应用广泛，但其在实际工作时可能会遇到米勒震荡和寄生电压的问题。这些问题主要由驱动端欠阻尼震荡、米勒电容过大以及源极寄生电感过大等因素引起，并对MOSFET的工作状态产生影响。 ### 一、驱动端欠阻尼震荡导致的米勒平台震荡 在MOSFET工作过程中，其栅极与外部电路（包括寄生电感和电阻）共同形成了RLC振荡电路。当设计不当时，在栅极电压上升至阈值附近形成稳定阶段即米勒平台期间可能会出现欠阻尼状态下的震荡现象，这可能导致MOSFET二次关断。 ### 二、米勒电容过大导致的米勒平台震荡 在开关过程中，MOSFET的栅-漏（Cgd）和栅-源（Cgs）电容发挥重要作用。当栅极电压上升使MOSFET导通时，VDS下降会导致Cgd上的电压无法瞬间变化，从而拉低栅极电压形成米勒平台。若此时米勒电容较大，并结合走线的等效电阻和寄生电感，则可能限制驱动电流并导致Vgs突然下降，使得MOSFET从导通状态跳变回关断状态。 ### 三、源极寄生电感过大造成的米勒平台震荡 在快速开通时，源极的寄生电感会导致栅极电压产生过冲现象。如果小栅电阻和大电流变化率存在，则会使得该寄生电感上的压降增大，在米勒平台上形成额外的电压波动。 ### 四、软件模拟结果分析 通过使用仿真工具进行不同条件下的测试，可以观察到Cgd容值大小以及源极寄生电感对栅极电压的影响。当Cgd较大时，震荡现象更加明显；而随着寄生电感增加，这种振荡的幅度也会增大。 ### 五、三相桥电路中的寄生电压问题 在三相桥中，在GS端并联合适的电容可以有效防止米勒平台震荡和抑制寄生电压。然而这同时也增加了驱动损耗及开关损耗，导致芯片温度上升。寄生电压产生是因为Cgs通过快速变化的电流吸收或释放大量电荷而引起的。 理解和解决MOSFET的米勒震荡与寄生电压问题是硬件工程师和技术专家在电路设计中面临的重要挑战之一。通过对这些现象进行精确计算和布局优化，则可以有效控制它们，并提高整个系统的稳定性和效率。