Pourquoi la courbe de charge de grille (plateau de Miller) des MOSFET dépend-elle de Vds?

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Je ne comprends pas pourquoi la courbe de charge de grille (exactement: la partie du plateau de Miller) des MOSFET dépend de la tension drain-source Vds.

À titre d'exemple, la fiche technique de l'IRFZ44 montre à la page 4 (Fig. 6) les courbes de charge de grille pour différentes valeurs Vds.

Pourquoi le plateau Miller est-il plus long pour les plus gros Vds? Le plateau ne dépend-il pas du Cgd? Mais Cgd (= Crss) devient plus petit pour des Vds plus grands (voir FIg.5 dans la fiche technique). Le plateau Miller ne devrait-il pas raccourcir?

mosfet

— Xenu
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En bref, le MOSFET travaille sur le champ électrique entre la grille et le canal. Ce champ à l'extrémité drain du canal est bien entendu fonction de la tension de drain.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop Xenu est conscient de la porte des effets de canal, sinon il n'aurait pas demandé le conflit apparent dans les tendances entre son modèle (qui est d'accord avec la figure 5) et la figure 6.

— espace réservé

Pour un autre modèle mental de ce qui se passe, commençons à la condition où Vds = 0 et Vgs> Vth. Le canal est bien établi et d'épaisseur uniforme. Lorsque nous augmentons Vds, le canal doit s'effiler pour soutenir le champ latéral (le long du canal). À un moment donné, le canal se pince et se retire du drain, cela peut être considéré comme la "plaque" de canal du condensateur MOS qui diminue, de sorte que la capacité diminue (légèrement). Des espoirs qui aident un peu. Ce n'est pas DIBL car c'est un effet de canal court.

— espace réservé

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"Pourquoi le plateau Miller est-il plus long pour les plus gros ?" $V_{\text{ds}}$

La réponse courte est que la largeur du plateau Miller varie avec l'aire sous la courbe pour . Mais pourquoi? $C_{\text{gd}}$

Que montre le Miller Plateau?

L'effet Miller existe parce qu'il existe une capacité effective entre le drain et la grille du FET ( ), la capacité dite de Miller. La courbe de la figure 6 dans la fiche technique est générée en allumant le FET avec un courant constant dans la grille, tandis que le drain a été tiré vers le haut à travers un circuit de limitation de courant à une tension . Une fois que la tension de grille dépasse le seuil et que le courant de drain atteint sa limite (définie par le circuit de limitation de courant), commence à chuter, déplaçant la charge sur travers la grille. Alors que tombe à zéro volt, de , $C_ {\text {gd}}$ $V_ {\text {dd}}$ $V_ {\text {ds}}$ $C_ {\text {gd}}$ $V_ {\text {ds}}$ $V_ {\text {dd}}$ $V_G$ est coincé par le courant de déplacement de ... qui est le Plateau Miller. $C_ {\text {gd}}$

Le plateau Miller montre la quantité de charge en par sa largeur. Pour un FET donné, la largeur du Miller Miller est fonction de la tension traversée par lors de son enclenchement. La figure montre aligné avec pour que cela soit clair. $C_ {\text {gd}}$ $V_ {\text {ds}}$ $V_G$ $V_ {\text {ds}}$

entrez la description de l'image ici

La courbe de charge de grille pour l'IRFZ44 montre trois plages de ; Span1 est 0V à 11V, Span2 est 0V à 28V et Span3 est 0V à 44V. Maintenant, certaines choses devraient être claires: $V_{\text{ds}}$

Span3> Span2> Span1 $V_{\text{ds}}$ $V_{\text{ds}}$ $V_{\text{ds}}$
Span3 comprend Span2 et Span1. $V_{\text{ds}}$
charge est supérieure pour une plus grandeplage . $C_{\text{gd}}$ $V_{\text{ds}}$
Miller Plateau sera plus large avec plus de charge . $C_{\text{gd}}$
Plus c'est plus.

Ces conclusions vous semblent-elles trop ondulées et grasses? Ok, alors qu'en est-il?

Pourquoi le plateau Miller devient plus large pour des - Un regard quantitatif $V_{\text{ds}}$

Commencez par l'équation de charge sur un condensateur:

Q = CV avec une forme différentielle dQ = C dV

$C_{\text{gd}}$ $V_{\text{ds}}$ $C_{\text{gd}}$ $V_{\text{ds}}$

$C_{\text{gd}}$ $\frac{C_{\text{gdo}}}{k_c \text{V}_{\text{ds}}+1}$

$C_{\text{gdo}}$
$k_c$

En vérifiant ce modèle ajusté à la fiche technique, nous voyons:

\begin{array}{ccc} V_{ds} & C_{gd} (data) & C_{gd} (model) \\ 1V & 750 p F & 749 p F \\ 8V & 250 p F & 247 p F \\ 25V & 88 p F & 94 p F \end{array}

$\begin{array}{ccc} V_{\text{ds}} & C_{\text{gd}}\text{(data)} & C_{\text{gd}}\text{(model)} \\ \text{1V} & 750pF & 749pF \\ \text{8V} & 250pF & 247pF \\ \text{25V} & 88pF & 94pF \end{array}$

$C_{\text{gd}}$

$\frac{C_{\text{gdo}} \log \left(k_c V_{\text{ds}}+1\right)}{k_c}$ $\frac{\text{1056 pF } \log \left(\text{0.41 } V_{\text{ds}}+1\right)}{\text{0.41 }}$

$V_{\text{ds}}$

entrez la description de l'image ici

$C_{\text{gd}}$ $V_{\text{ds}}$

— gsills
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Belle réponse, +1

— Bryan Boettcher

@gsills, supposons que le drain est remonté à travers une résistance vers Vdd. Après que la tension de grille dépasse le seuil et que le courant de drain atteigne sa limite (définie par la résistance), pourquoi Vds commence-t-il à chuter? Vds = Vdd - Id * R Parce que I est constant, Vds devrait-il être constant aussi?

— anhnha

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Une fois que le MOSFET commence à conduire, il y a des porteuses dans le canal où il n'y en avait pas auparavant, et la capacité grille à canal augmente, pas diminue. Notez que les capacités mesurées sur la figure 5 sont toutes à V _GS = 0.

Étant donné que l'amplitude du courant de canal pour un V _GS donné dépend quelque peu de V _DS , il en est de même de l'augmentation de la capacité effective.

La position du deuxième "genou" dans la courbe représente le point auquel le courant de canal cesse d'augmenter pour un V _DS donné .

— Dave Tweed
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Une tension de drain plus élevée signifie plus de charge sur le Cgd. C'est aussi simple que cela. Le courant à travers Cgd détermine le taux de changement de tension sur Cgd. Ce courant est Ig qui est limité par la source, donc il faut plus de temps pour décharger plus de charge.

— user128457
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