Pojemność bramki i pojemność Millera na tranzystorze MOSFET

W jaki sposób modelowana jest pojemność bramki i pojemność Millera dla MOSFET. Jakie zachowanie występuje w przypadku zastosowania napięcia napięciowego?

mosfet

— Sherby
źródło

Co powiedzieli ci dotychczasowe badania i nie mów „moje badania doprowadziły mnie do przekonania, że zadanie pytania na temat EE daje najszybszy rezultat”.

— Andy alias

Zrozumiałem część pojemnościową bramki i to, jak zmienia się wraz z prądem ze sterownika MOSFET. Ale nie mogłem zrozumieć wpływu na pojemność młynarza. Nie prosiłem o pracę, tylko jak są one modelowane? którego nie spotkałem.

— Sherby

Właśnie złapałem twój komentarz, zanim go edytowałeś „Dzięki za bycie niegrzecznym” było oryginalnym stwierdzeniem otwierającym w twoim komentarzu. Wywołał u mnie uśmiech. Myślę, że musisz wyjaśnić, co wiesz o pojemności młynarza, aby ludzie mogli w zwięzły sposób odpowiedzieć na twoje pytanie bez żadnej niegrzeczności LOL.

— Andy alias

hehe. nie chciałem być taki sam, więc go usunąłem. Nie wiem wiele na temat pojemności Millera, po prostu przeczytałem o efekcie Millera i widziałem, że powoduje on pozorny wzrost pojemności wejściowej, ale nie rozumiałem, w jaki sposób jest modelowany i czy to efekt, czy rzeczywiście jest tam kondensator.

— Sherby

Odpowiedzi:

Zawsze występuje pojemność między odpływem a bramą, co może stanowić prawdziwy problem. Typowym MOSFET-em jest FQP30N06L (60 V LOGIC N-Channel MOSFET). ma następujące wartości pojemności:

Pojemność wejściowa 1040 pF (bramka do źródła)
Pojemność wyjściowa 350 pF (drenaż do źródła)
Pojemność zwrotna 65 pF (odpływ do bramki)

Pojemność Millera to pojemność przesyłania zwrotnego wymieniona powyżej, a pojemność wejściowa to pojemność bramki-źródła. Pojemność wyjściowa jest od drenażu do źródła.

W przypadku MOSFET, pojemność wejściowa jest zwykle największa z trzech, ponieważ aby uzyskać przyzwoitą przepustowość (zmiana prądu drenu przy zmianie napięcia źródła bramkowego), izolacja bramki musi być bardzo cienka, a to zwiększa pojemność źródła bramkowego.

Pojemność Millera (pojemność odwrotnego transferu) jest zwykle najmniejsza, ale może mieć poważny wpływ na wydajność.

Rozważmy MOSFET powyżej przełączania obciążenia 10A z napięcia zasilania 50 V. Jeśli przejedziesz bramą, aby włączyć urządzenie, odpływ prądu może spaść z 50 V do 0 V w ciągu kilkuset nano sekund. Niestety gwałtownie spadające napięcie drenażu (gdy urządzenie się włącza) usuwa ładunek bramkowy poprzez pojemność młynarza i może to zacząć wyłączać urządzenie - nazywa się to ujemnym sprzężeniem zwrotnym i może skutkować mniej niż idealnymi czasami przełączania (włączania i wyłączania).

Sztuczka polega na tym, aby brama była lekko przejechana, aby to dostosować. Spójrz na następujące zdjęcie zrobione z arkusza danych FQP30N06L: -

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Pokazuje, czego można się spodziewać, gdy napięcie bramki wynosi 5 V, a prąd drenujący wynosi 10 A - otrzymasz spadek napięcia na urządzeniu o około 0,35 V (rozproszenie mocy 3,5 W). Jednak przy gwałtownym spadku napięcia drenażu z 50 V usuwanie ładunku z bramki może być takie, że jedna trzecia napięcia bramki jest chwilowo „tracona” w procesie przełączania. Można to złagodzić, upewniając się, że napięcie napędu bramki pochodzi z niskiej impedancji źródła, ale w przypadku utraty jednej trzeciej to przez krótki okres czasu napięcie bramki wynosi 3,5 V, a to rozprasza więcej mocy w procesie przełączania.

To samo dotyczy wyłączenia MOSFET; nagły wzrost napięcia spustowego wstrzykuje ładunek do bramki, co powoduje nieznaczne włączenie MOSFET-a.

Jeśli chcesz lepiej przełączać, spójrz na kartę danych i przereguluj napięcie bramki, aby je włączyć, a jeśli to możliwe, zastosuj ujemne napięcie napędu, aby je wyłączyć. We wszystkich przypadkach należy stosować sterowniki o niskiej impedancji. Karta danych dla FQP30N06L wskazuje, że specyfikacje czasu narastania i opadania wykorzystują impedancję napędu 25 omów.

Warto również wspomnieć o tym, jak napięcie wpływa na różne pojemności. Spójrz na ten schemat:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

W przypadku bardzo małych napięć drenażowych pojemność młyna (Crss) wynosi prawie 1 nF - porównaj to, gdy urządzenie jest wyłączone (powiedzmy 50 V przy spuszczaniu) - pojemność spadła prawdopodobnie do mniej niż 50 pF. Zobacz także, w jaki sposób napięcie wpływa na pozostałe dwie pojemności.

— Andy aka
źródło

Podejrzewam, że masz na myśli określone urządzenie lub rozmiar urządzenia dla 100 pF, o które się ubiegasz.

— symbol zastępczy

@rawbrawb Brak konkretnego urządzenia - prawdopodobnie powinienem być trochę jaśniejszy i być może powiedzieć w niskich setkach zakresu pico farad.

— Andy aka

Możesz uzyskać frezowanie na dowolnym urządzeniu, nawet tylko na wzmacniaczu. Stopień wejściowy wzmacniacza wewnątrz układu scalonego może wynosić tylko kilka FF pojemności bramki, przy czym pojemność młynarza jest rzędu 100 aF. Twój numer może dotyczyć tylko określonego MOSFET-a o bardzo dużej mocy (Hexfet?) Lub podobnego.

— symbol zastępczy

@rawbrawb - nadal celowałem w MOSFET-y, ale zmieniłem odpowiedź.

— Andy aka

Dobry artykuł. Dziękujemy za wyjaśnienie wpływu pojemności Millera i dlaczego musimy przejechać bramę MOSFET

Obawiam się, że termin „pojemność Millera” nie został jeszcze odpowiednio wyjaśniony. Mówiono, że pojemność Millera będzie identyczna z pojemnością dren-brama. Myślę, że to wymaga wyjaśnienia.

Problem polega na tym, że efekt Millera (spowodowany ujemnym sprzężeniem zwrotnym) zwiększa przewodność wejściową na bramce (w przypadku typowych konfiguracji źródła). Dotyczy to każdego elementu przewodzącego między odpływem a bramą (wewnątrz i / lub na zewnątrz urządzenia).

Z grubsza możemy powiedzieć, że efekt Millera najwyraźniej zwiększa pojemność wejściową na bramce o współczynnik równy wzmocnieniu A stopnia, stąd: Cin ~ A * Cdg.

Oznacza to - jeśli chodzi o modelowanie: efekt Millera w ogóle nie jest modelowany, a Cdg jest modelowany w takim stanie, w jakim jest (między D i G). Możliwy wzrost z powodu efektu Millera zależy od konkretnego zastosowania.

— LvW
źródło