MOSFET的米勒平台电压很重要，1400字教你两种方式计算出米勒平台电压值

Part 01

前言

MOSFET米勒效应是指在MOSFET的开关过程中，由于栅极-漏极之间的电容Cgd的存在，漏极电压的变化会通过该电容耦合到栅极，导致栅极电压出现不希望的变化。 在MOSFET开关的过程中，特别是当漏极电压发生快速变化时，栅极电压需要经历一个过渡阶段，这一阶段通常表现为栅极电压变化的“平台”部分，称为米勒平台电压。这时，尽管栅极驱动电压仍在增加或减少，但栅极电流主要用于充电或放电栅极-漏极电容Cgd，使得栅极电压变化缓慢。由于电容的充放电特性，栅极电压和漏极电压之间的关系呈现出一个相对平稳的平台。米勒平台的存在通常会使得MOSFET的开关过程变得较慢，因为栅极电压在米勒平台上变化较慢，主要是由于电容充电的时间。而在其他阶段（如栅极电压的上升或下降阶段），栅极电压变化较快，表明MOSFET正在经历栅极电流的快速变化。

米勒效应使得栅极电压的变化变得较慢从而会影响MOSFET的开关速度，其次米勒效应导致的栅极电流的增加和电容充电过程会增加开关损耗，特别是在高频开关电路中，因为每次开关过程中都会有一定量的能量被浪费在电容的充电和放电上，从而会增加开关损耗。栅极电压的变化可能导致MOSFET的不稳定工作，特别是在高频或快速开关时，这可能导致振荡、过冲、甚至导致MOSFET损坏。

那么如何获取MOSFET米勒平台电压呢？有些人第一反应是用示波器去测，示波器当然可以测出来，但是在前期原理图设计或者器件选型阶段，有没有更快捷的方法获取或者计算出米勒平台电压的值呢？当然是有的，今天我们就介绍两种米勒平台电压的获取方式，一种是读图，一种是计算。

Part 02

方式1：读图

打开MOSFET的datasheet，我们可以在后面的特性曲线中找到Vgs-Qg曲线，横坐标是总栅极电荷Qg，纵坐标是栅源电压Vgs，比如下图，当栅源极电压<4.5V时，随着栅极电压的增加，栅源gs寄生电容不断充电，栅极电荷也是不断增加的，当栅源极电压=4.5V以后，此时，MOSFET的栅源gs寄生电容充满电了，开始给栅漏gd寄生电容充电，此时栅极电压基本不变，当栅漏gd寄生电容充满电后，栅极电压继续增加，因此米勒平台电压大概是4.5V。

这种获取米勒平台电压的方式存在弊端，原因是曲线是特定测试条件下得到的，比如温度是25℃，ID是75A，VDS电压是20V或者32V，当我们的MOSFET电路参数以及温度跟这个不同的时候，就会存在偏差，所以接下来介绍计算的方式，计算出的米勒平台电压偏差会更小，更符合电路的实际情况。

Part 03

方式2：计算

米勒平台电压的计算公式是：Vgs_miller=Vth+(Id/K)^0.5

K：MOSFET的K值，通常也称为跨导参数

Vth：MOSFET的开启电压

Id：MOSFET的漏极电流

所以知道得到K，Vth，Id就能得到米勒平台电压。


MOSFET规格书会给出Id-Vgs的传输特性曲线，以结温25℃的Id-Vgs的传输特性曲线为例，我们可以通过曲线得到两个坐标点，（Vgs1,Id1）,（Vgs2,Id2），比如（3V，4A)和（5V，300A)

基于Id=K*（Vgs-Vth)^2方程进行计算，这个方程大家应该很熟悉了。把上面两个坐标点带入Id=K*（Vgs-Vth)^2方程就能求解出K值，以及Vth值。这样我们就能计算出我们实际不同漏极电流下的米勒平台电压了。

当然以上结算对应MOSFET的结温是25℃，由于MOSFET的开启电压Vth随温度变化比较大，温度越高，MOSFET的开启电压Vth越低，温度系数典型值是7mV/°C（规格书一般不会给，这是个参考值），我们可以通过这个值进一步校正米勒平台电压。

比如如果我们算出的25℃，Vth值是1V，那125℃ Vth的值就是：

Vth_125℃=1V-0.007V/°C*（125℃-25℃）=0.3V。

然后我们就可以通过Vgs_miller=Vth+(Id/K)^0.5计算出125℃时的米勒平台电压了。