MOSFET'te Kapı Kapasitesi ve Miller Kapasitesi

Bir MOSFET için Gate kapasitansı ve Miller kapasitansı nasıl modellenmiştir. Bir Gate Voltajı uygulandığında her ikisi için de davranış nedir?

mosfet

— Sherby
kaynak

Araştırmanız size şimdiye kadar neler söyledi ve "araştırmalarım beni enerji verimliliği ile ilgili soruyu sormanın en hızlı sonucu verdiğine inanmamı sağladı" demeyin.

— Andy aka

Gate kapasitans kısmını ve bir MOSFET Sürücüsünden Current ile nasıl değiştiğini anladım. Ama değirmencinin kapasitansı üzerindeki etkisini anlayamadım. Çalışmayı istemedim, sadece nasıl modellendiler? ki ben rastlamadım.

— Sherby

Düzenlemeden önce yorumunuzu yakaladım "Kaba olduğunuz için teşekkürler" yorumunuzdaki orijinal açılış ifadesiydi. Beni güldürdü. İnsanların sorunuzu herhangi bir kabalık LOL olmadan özlü bir şekilde cevaplayabilmeleri için değirmen kapasitansı hakkında ne bildiğinizi açıklamanız gerektiğini düşünüyorum.

— Andy aka

hehe. Ben aynı olmak istemiyordu, bu yüzden kaldırdım. Miller kapasitansı hakkında çok şey bilmiyorum, sadece miller etkisini okudum ve giriş kapasitansında belirgin bir artışa neden olduğunu görmüştüm, ancak bunun nasıl modellenmiş olduğunu ve bunun bir etkisi veya aslında bir kapasitör olup olmadığını anlamadım.

— Sherby

Yanıtlar:

Tahliye ve kapı arasında her zaman gerçek bir sorun olabilecek kapasitans vardır. Yaygın bir MOSFET, FQP30N06L'dir (60V LOGIC N-Kanal MOSFET). aşağıdaki kapasitans değerlerine sahiptir: -

Giriş Kapasitesi 1040 pF (kaynaktan kapıya)
Çıkış Kapasitesi 350 pF (kaynağa boşaltma)
Ters Transfer Kapasitesi 65 pF (boşaltmadan kapıya)

Miller kapasitansı, yukarıda listelenen ters transfer kapasitansıdır ve giriş kapasitansı, geçit kaynağı kapasitansıdır. Çıkış kapasitansı drenajdan kaynağa doğrudur.

Bir MOSFET için, giriş kapasitansı genellikle üçün en büyüğüdür, çünkü iyi bir verim elde etmek için (kapı kaynağı voltajındaki bir değişiklik için drenaj akımında değişiklik), kapı yalıtımı çok ince olmalıdır ve bu, kapı kaynağı kapasitansını arttırır.

Miller kapasitansı (ters transfer kapasitansı) genellikle en küçüktür ancak performans üzerinde ciddi bir etkisi olabilir.

Yukarıdaki 10V yükü 50V besleme geriliminden değiştirerek yukarıdaki MOSFET'i düşünün. Eğer kapıyı drenajda açmak için sürerseniz, birkaç yüz nano saniye içinde 50V'dan 0V'a düşmesi beklenebilir. Ne yazık ki hızla düşen drenaj voltajı (cihaz açıldığında) değirmen kapasitansı ile geçit yükünü ortadan kaldırır ve bu cihazı kapatmaya başlayabilir - buna negatif geri besleme denir ve ideal açma sürelerinden daha az (açık ve kapalı) sonuçlanabilir.

İşin püf noktası, bunu karşılamak için kapının hafifçe aşırı sürülmesini sağlamaktır. FQP30N06L veri sayfasından çekilen aşağıdaki resme bakın: -

resim açıklamasını buraya girin

Kapı voltajı 5V ve drenaj akımı 10A olduğunda ne bekleyebileceğinizi gösterir - cihazda yaklaşık 0.35V (3.5W güç kaybı) arasında bir voltaj düşüşü elde edersiniz. Ancak, 50V dan hızla düşüyor tahliye gerilimle kapısından şarj kaldırma yapabilirsiniz kapı voltajının üçte geçici anahtarlama sürecinde "kayıp" olduğu şekilde olmalıdır. Bu, geçit sürücü voltajının düşük kaynak empedansından olduğundan emin olarak azaltılır, ancak üçte biri kaybolursa, kısa bir süre için geçit voltajının 3.5V'de olması gibi olur ve bu anahtarlama işleminde daha fazla güç harcar.

Aynı şey MOSFET kapatılırken de geçerlidir; drenaj voltajındaki ani yükseliş kapıya yüklenir ve bunun MOSFET'i hafifçe açma etkisi vardır.

Daha iyi anahtarlama yapmak istiyorsanız, veri sayfasına bakın ve açmak için geçit voltajını aşırı sürün ve mümkünse kapatmak için negatif sürücü voltajı uygulayın. Her durumda düşük empedanslı sürücüler kullanın. FQP30N06L için veri sayfası, yükselme ve düşme süresi özelliklerinin 25 ohm sürücü empedansı kullandığını gösterir.

Çeşitli kapasitansların voltajdan nasıl etkilendiğinden de bahsetmek gerekir. Şu şemaya bakın: -

resim açıklamasını buraya girin

Çok küçük tahliye voltajları için değirmen kapasitansı (Crss) yaklaşık 1nF'dir - cihaz kapalıyken karşılaştırın (drenajda 50V deyin) - kapasitans muhtemelen 50pF'nin altına düştü. Ayrıca voltajın diğer iki kapasitansı nasıl etkilediğine de bakın.

— Andy aka
kaynak

İddia ettiğiniz 100 pF için aklınızda belirli bir cihaz veya cihaz boyutu olduğundan şüpheleniyorum.

— placeholder

@rawbrawb Belirli bir cihaz yok - Muhtemelen biraz daha net olmalıydım ve belki de düşük 100'lü pico farad aralığında söyledim.

— Andy aka

Sadece bir amplifikatör bile olsa herhangi bir cihazda frezeleme yapabilirsiniz. Bir IC içindeki bir amplifikatör üzerindeki giriş aşaması, geçit kapasitansının sadece birkaç fF'si olabilir ve freze kapasitansı 100'ün aF'sindedir. Numaranız yalnızca belirli çok büyük bir güç MOSFET (Hexfet?) Veya benzeri için geçerli olabilir.

— placeholder

@rawbrawb - Hala MOSFET'leri hedefledim ama cevabı yeniledim.

— Andy aka

İyi makale. Miller kapasitansının etkisini ve neden MOSFET'in kapısını fazla

Korkarım "Miller" kapasitansı terimi henüz tam olarak açıklanmamıştır. Miller kapasitansının drenajdan kapıya kapasitansla aynı olacağı söylenmiştir. Bence bu bir açıklama gerektirmiyor.

Sorun, Miller etkisinin (negatif geri beslemenin neden olduğu) kapıdaki giriş iletkenliğini arttırmasıdır (ortak kaynak yapılandırmaları durumunda). Bu, tahliye ve geçit arasındaki herhangi bir iletken eleman için geçerlidir (cihazın içinde ve / veya dışında).

Kabaca Miller etkisinin kapıdaki giriş kapasitansını sahnenin A kazancına eşit bir faktör kadar arttırdığını söyleyebiliriz, bu nedenle: Cin ~ A * Cdg.

Bunun anlamı - modelleme ile ilgili olarak: Miller etkisi hiç modellenmemiştir ve Cdg olduğu gibi modellenmiştir (D ve G arasında). Miller etkisi nedeniyle olası bir artış, belirli bir uygulamaya bağlıdır.

— LVW
kaynak