MOS管的米勒效应(6)--阻性负载

在《MOS管的米勒效应(4)--文末彩蛋，求锤》文章中提到，在进行米勒效应仿真时，发现在米勒平台期间漏极电流Id持续上升的问题，和米勒平台的理论有些冲突。针对该问题，还开展了答题送书的活动。之前说“让子弹飞一会儿”，现在子弹该命中目标了。下面我们重点讨论下这个问题。

   

一道问题

   

   

首先，我们重温下前面遇到的问题：如下图搭建仿真模型，仿真发现：Id在米勒平台期间仍在上升。在米勒平台结束时，漏极电流才达到最大值。另外在B站上找了老外的实测波形，与仿真结果一致。更换仿真软件，仿真结果也一致。但这与米勒效应的理论冲突。

1、仿真模型：

2、仿真结果

3、米勒平台的理论波形（上面波形与此矛盾）

   

回答前文中的问题

   

   

所以在《MOS管的米勒效应(4)--文末彩蛋，求锤》(点击标题可直接访问)文章中提到的问题：如果MOS管处于米勒平台的区间内，MOS管工作在哪个区？

A：恒流区；

B：可变变阻区；

C：部分在恒流区，部分在可变电阻区；

D：截止区；

MOS管处在米勒平台期间，此时Vgs>Vth，Vds>Vgs-Vth。进一步讲，Vgd=Vgs-Vds<Vth，MOS管处于预夹断状态，注意此时导电沟道并没有被真的夹断，只是夹断缝隙变长，依然有电流Id存在。Vds增加的部分主要用于克服沟道的电阻，Id几乎不变。此时Id几乎仅仅取决于Vgs。

很明显，这道题的答案应该选择A，MOS管处于饱和区(恒流区)。在米勒平台期间，Vgs不变，相应Id也应该保持不变。所以，上面仿真出的结果与上述理论存在明显冲突。

难道，仿真有问题？

   

仿真有问题吗？

   

   

结论：仿真是没有问题的。那问题出在哪里？

问题出在负载上。在此仿真电路模型中所使用的负载为阻性负载。

阻性负载有什么特点？电压和电流是同时变化的。在开关过程中，阻性负载两端不存在电流和电压变化的先后关系，是同相位变化的。

如上图所示，我们把阻性负载的米勒效应分为4个阶段：

阶段①：栅极驱动信号Vdrvier（VF3)快速上升到5V并保持，栅源电压Vgs(VF1)也在相应上升，Vgs<Vth，MOS管没有导电沟通形成，处于截止区，漏极电流Id基本为零，漏源电压Vds(VF2)也没有明显变化。

 其实在时间段①内，电路整体表现为一个简单的RC充电电路，Vgs(VF1)可以有一个明确的定量计算（指数函数）：

时间常数τ：

输入电容Ciss：

RC充电的电压曲线大致如下，Vgs也类似这样：

这里附带拓展出一个常识。从上图的时间轴来看，重点观察下0ms，2ms，5ms的幅值。

（1）时间常数τ=RC=1kΩx1uF=1ms；

（2）t=0ms时，Vc=0V；

（3）t=2ms=2τ时，Vc=4.32V=0.864xVin；

（4）t=5ms=5τ时，Vc=4.97V=0.994xVin~=Vin。

这里可以我们可以得出一个小结论：在直流充电的过程中，电容两端的电压在经过5个时间常数τ后基本就等于外部输入电压，此时的充电过程也基本结束。

阶段②：栅源电压Vgs(VF1)持续呈指数曲线上升，并开始大于Vth。此时MOS管的导电沟道已打通，由于有Vds的存在，且Vds很大（Vds>Vgs-Vth）,MOS管处于饱和区(恒流区)。漏极电流Id在此阶段会有所上升。

在时间段②内，Vgs的定量计算和前面相同，不再重复。Id也可以做定量计算。