Gate Capacitance et Miller Capacitance sur le MOSFET

Comment la capacité de Gate et la capacité de Miller sont-elles modélisées pour un MOSFET. Quel est le comportement des deux lorsqu'une tension de grille est appliquée?

Il y a toujours une capacité entre drain et grille qui peut être un vrai problème. Un MOSFET commun est le FQP30N06L (MOSFET LOGIQUE N 60 canaux). il a les valeurs de capacité suivantes: -

• Capacité d'entrée 1040 pF (porte à source)
• Capacité de sortie 350 pF (drain à la source)
• Capacité de transfert inverse 65 pF (drain vers grille)

La capacité de Miller est la capacité de transfert inverse répertoriée ci-dessus et la capacité d'entrée est la capacité grille-source. La capacité de sortie est du drain à la source.

Pour un MOSFET, la capacité d'entrée est généralement la plus grande des trois car pour obtenir un débit décent (changement du courant de drain pour un changement de la tension grille-source), l'isolation de la grille doit être très mince et cela augmente la capacité grille-source.

La capacité de Miller (capacité de transfert inverse) est généralement la plus petite mais elle peut avoir un effet sérieux sur les performances.

Considérez le MOSFET ci-dessus commuter une charge de 10A à partir d'une tension d'alimentation de 50V. Si vous conduisez le portail pour allumer l'appareil sur le drain, on peut s'attendre à une chute de 50V à 0V en quelques centaines de nano secondes. Malheureusement, la tension de drain qui baisse rapidement (lorsque l'appareil s'allume) supprime la charge de la porte via la capacité du meunier, ce qui peut commencer à éteindre l'appareil - cela s'appelle une rétroaction négative et peut entraîner des temps de commutation moins qu'idéaux (marche et arrêt).

L'astuce consiste à s'assurer que la porte est légèrement sur-entraînée pour s'adapter à cela. Regardez l'image suivante tirée de la fiche technique du FQP30N06L: -

Il montre ce à quoi vous pouvez vous attendre lorsque la tension de grille est de 5 V et le courant de drain de 10 A - vous obtiendrez une chute de volt à travers l'appareil d'environ 0,35 V (dissipation de puissance de 3,5 W). Cependant, avec la tension de drain chutant rapidement à partir de 50 V, l'élimination de la charge de la grille peut être telle qu'un tiers de la tension de grille est temporairement "perdu" dans le processus de commutation. Ceci est atténué en s'assurant que la tension de commande de la grille provient d'une faible impédance de source mais, si un tiers est perdu, pendant une courte période, c'est comme avoir la tension de grille à 3,5 V et cela dissipe plus de puissance dans le processus de commutation.

La même chose est vraie lorsque vous désactivez le MOSFET; l'augmentation soudaine de la tension de drain injecte de la charge dans la grille, ce qui a pour effet d'allumer légèrement le MOSFET.

Si vous voulez une meilleure commutation, regardez la fiche technique et surexposez la tension de la grille pour l'activer et si possible appliquez une tension de commande négative pour l'éteindre. Dans tous les cas, utilisez des pilotes à faible impédance. La fiche technique du FQP30N06L indique que les spécifications de temps de montée et de descente utilisent une impédance de 25 ohms.

Il convient également de mentionner comment les différentes capacités sont affectées par la tension. Regardez ce schéma: -

Pour les très faibles tensions de drain, la capacité du miller (Crss) est proche de 1 nF - comparez cela lorsque l'appareil est éteint (disons 50 V au drain) - la capacité a chuté à probablement moins de 50 pF. Voir également comment la tension affecte les deux autres capacités.

Je crains que le terme capacité "Miller" n'ait pas encore été correctement expliqué. Il a été dit que la capacité de Miller serait identique à la capacité drain-to-gate. Je pense que cela nécessite une clarification.

Le problème est que l'effet Miller (provoqué par une rétroaction négative) augmente la conductance d'entrée à la porte (dans le cas de configurations de source communes). Cela s'applique à tout élément conducteur entre le drain et la grille (à l'intérieur et / ou à l'extérieur de l'appareil).

En gros, on peut dire que l'effet Miller augmente apparemment la capacité d'entrée à la grille d'un facteur égal au gain A de l'étage, d'où: Cin ~ A * Cdg.

Cela signifie - en ce qui concerne la modélisation: l'effet Miller n'est pas du tout modélisé et Cdg est modélisé tel quel (entre D et G). Une augmentation possible due à l'effet Miller dépend de l'application particulière.