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Rdson和Vgs、Vds有怎樣的關(guān)系?
MOS管-傳輸特性曲線的細(xì)微之處
MOS管米勒效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)?-Cgd
MOS管米勒效應(yīng)的仿真
關(guān)于MOS管的米勒效應(yīng)的疑問--求實(shí)錘
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關(guān)于MOS管的米勒效應(yīng)的疑問--求實(shí)錘

關(guān)于MOS管的米勒效應(yīng),前面已經(jīng)發(fā)了2篇:

MOS管米勒效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)?-Cgd

MOS管米勒效應(yīng)的仿真

今天我們繼續(xù)繼續(xù)聊米勒效應(yīng)。

1、一道問題

照例,先拋出來一道問題:如果MOS管處于米勒平臺(tái)的區(qū)間內(nèi),MOS管工作在哪個(gè)區(qū)?

A:恒流區(qū);

B:可變變阻區(qū);

C:部分在恒流區(qū),部分在可變電阻區(qū);

D:截止區(qū);

題不大,但卻是真正考驗(yàn)基本功。要回答這個(gè)問題,需要從兩方面入手:

①搞清楚MOS管三個(gè)工作區(qū)的工作條件;

②搞清楚MOS管米勒平臺(tái)的變化歷程。 

2、MOS管3種工作狀態(tài)

MOS管的3種工作狀態(tài):截止區(qū)、恒流區(qū)(飽和區(qū))、可變電阻區(qū),這個(gè)想必大家都知道。但光知道這個(gè)還不太夠,還需要清楚進(jìn)入相應(yīng)工作區(qū)的充分條件。

如上圖所示,Ohmic Region即為可變電阻區(qū),Active Region即為飽和區(qū),也叫恒流區(qū),Cut-off Region即為截止區(qū)。由于MOS管為壓控型器件,只需要控制柵-源極電壓Vgs電壓,即可控制MOS管的導(dǎo)通。

當(dāng)Vgs<Vth時(shí),MOS管處于截止區(qū);

當(dāng)Vgs>Vth且Vds<Vgs-Vth時(shí),MOS管處于可變電阻區(qū);

當(dāng)Vgs>Vth且Vds>Vgs-Vth時(shí),MOS管處于恒流區(qū)(飽和區(qū));

當(dāng)然上面的條件,我想很多同學(xué)都知道。但是我想讓同學(xué)們理解里面的含義,而不是單純地記憶公式。比如,可變電阻區(qū)的Vds<Vgs-Vth是怎么來的呢?

在Vgs>Vth的前置條件下,保證源極S側(cè)的導(dǎo)電溝道存在。再在漏極-源極間加入一個(gè)電壓Vds,要保證漏極D側(cè)的導(dǎo)電溝道也存在,就必須使得Vgd>Vth。這樣Vgs和Vgd都大于Vth,漏極S和源極D之間的導(dǎo)電溝道才會(huì)一直存在。

而Vgd等于Vgs+Vsd,可變換為Vgs-Vds。Vgd>Vth,即Vgs-Vds>Vth,則有:Vds<Vgs-Vth。

恒流區(qū)的Vds>Vgs-Vth就不展開解釋,具體可以參看《Rdson對(duì)應(yīng)MOS管的哪個(gè)工作區(qū)?》,里面的解析比較詳細(xì)。

3、MOS管米勒平臺(tái)變化歷程

要搞清楚MOS管米勒平臺(tái)的變化歷程,不妨我們用TINA-TI做下仿真,結(jié)合仿真數(shù)據(jù)來分析變化過程。

①搭建MOS管的仿真電路,如下圖所示。還需要檢測柵源電壓Vgs、漏源電壓Vds和漏極電流Id。

VF1,監(jiān)測Vgs的電壓波形;

VF2,監(jiān)測Vds的電壓波形;

VF3,監(jiān)測驅(qū)動(dòng)源VG1的電壓波形;

AM1,監(jiān)測Id的電流波形。

②跑一下“瞬時(shí)分析”,看下整體的波形,如下圖所示。

如上圖所示,a點(diǎn)標(biāo)記的時(shí)間位置為2.05us。可以明顯看出:

①在a點(diǎn)前,漏極無電流Id;

②在a點(diǎn)后,漏極開始有電流Id(如AM1所示),即MOS管開始導(dǎo)通;

該MOS管的開啟電壓Vth為2.93V,即為a點(diǎn)。

為方便進(jìn)一步觀察,將仿真結(jié)果進(jìn)一步放大,如下圖所示:

不知道屏幕前的你,看完上圖片有沒有什么疑惑。反正我是有疑問?。?!

如上圖紅框所示,Id在米勒平臺(tái)期間仍在上升在米勒平臺(tái)結(jié)束時(shí),漏極電流才達(dá)到最大值。這和我之前了解到電流變化趨勢不同。

上圖,相信很多同學(xué)在很多文章中都看過?;蛘咴诰W(wǎng)上搜一下“米勒效應(yīng)”,

隨便點(diǎn)開幾篇文章都有這幅圖片。在這幅圖中,可以明顯看出:漏極電流Id是在t2時(shí)刻達(dá)到最大值,在米勒平臺(tái)期間(t2-t3時(shí)間段)Id基本保持不變。這幅圖和仿真出來的結(jié)果相差很大。

期初,有懷疑這幅圖的正確性。幾經(jīng)努力,找到了這幅圖片的出處,源自安森美(Onsemi)的技術(shù)文檔《AN-9010_MOSFET Basic》(文末可以免費(fèi)獲取)。鑒于是大廠的技術(shù)文檔,暫時(shí)打消了我對(duì)其正確性的懷疑。

再次去查詢相關(guān)資料,在B站上看到一個(gè)視頻,是老外在講解米勒效應(yīng),展現(xiàn)出來的實(shí)測波形,綠色的Id確實(shí)是在橙色的Vgs米勒平臺(tái)期間上升,基本在米勒平臺(tái)結(jié)束后Id到達(dá)最大值,如下截圖所示。

(圖片來自B站Eric老師發(fā)的視頻截圖)

仿真波形和實(shí)測波形可以呼應(yīng),說明仿真數(shù)據(jù)沒有錯(cuò)。

這樣的話,仿真沒有錯(cuò),Onsemi的圖也沒有問題,但是波形趨勢相差很大,那問題出在哪里呢?是誰的問題呢?

我暫時(shí)沒有想通,期待屏幕前的大神能幫忙撥開迷霧,指點(diǎn)迷津。

由于本文在仿真中遇到了暫時(shí)解釋不通的問題,所以在文章開頭提出的問題,暫時(shí)沒有得到驗(yàn)證解決。

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  • dy-JQ1NNlNX 2024-09-23 15:33
    老師,能不能發(fā)我一下資料,謝謝! 84****@****.com
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  • dy-4pTj7kyQ 2024-08-10 10:00
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  • dy-ngcXdcSD 2024-08-01 15:28
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  • dy-tT4UczkE 2024-04-07 22:54
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  • 風(fēng)中飄云 2023-09-16 23:57
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  • Isaywhat 2023-08-22 15:12
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  • dy-u6KFbhU2 2023-02-28 14:12
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