MOS管的米勒效应（1）

上篇文章聊了MOS管-传输特性曲线的细微之处，希望同学们能精准识别三种特性曲线的区别，而不是死记硬背。研究MOS管，一定绕不开一个重要现象——Miller效应，今天我们就一起探讨下，一次聊不完，可能会分几篇来探讨。

   

一个问题

   

   

照例，先抛出来一个问题：MOS管的米勒效应，重点是研究哪个电容的影响？为什么是它？

A、Cgs；B：Cgd；C：Cds；D：Cgb(衬底)

其实这个问题回答出是哪个电容并不难，难就难在说清楚为什么是它。

   

基于分析方**看米勒效应

   

   

网络上关于米勒效应、米勒平台的文章很多，随便一搜就能检索出来很多。很多文章一上来，就直接说米勒效应、米勒平台，而没有说清楚为什么要学习米勒效应。今天我们就换一个维度来切入米勒平台。

前面在研究MOS管时，我们知道MOS管有Vgs和Vds两个关键变量。当存在多个变量时，我们有一个通用“分析方**”：为了简化分析过程，通常是先固定其他变量（让其他变量等于0或某一固定值），只允许唯一个变量变化。根据上面的方**，MOS管有两个变量，共有4种情况需要分析。

回忆下在分析N沟道-增强型-MOS管时，在分析Vgs的影响时，我们假设Vds=0V；在分析Vds的影响时，我们假设Vgs>Vth且不变。

现在，我们把这4种情况再分别讨论下：

①条件：Vds=0V，变量：让Vgs逐渐增大；

==>目的：研究Vgs对导电沟道宽度的控制作用；

结论：Vgs可以有效控制沟道电阻Rds的大小。

④条件：Vgs>Vth且保持在某一数值不变，变量：让Vds逐渐增大。

==>目的：研究Vds对漏极电流Id的影响；

结论：预夹断的临界条件是Vds=Vgs-Vth。Vds<Vgs-Vth时，可变电阻区，Id是同时受Vgs和Vds影响；Vds>Vgs-Vth时，饱和区，Id几乎只受Vgs影响。

上述两种分析情况，在《Rdson对应MOS管的哪个工作区？》文章中做过详细解说，这里不做赘述。我们把这两种情况更新到表格中，如下图：

剩下的两种情况 ，在教科书上很少提及，我们也分析下：

②条件：Vds>Vgs-Vth且保持在某一数值不变，变量：让Vgs逐渐增大。

==>目的：研究Cgd对MOS管导通过程的影响；

==>巧不巧，这就是米勒平台的形成过程！

③条件：Vgs=0V，变量：Vds逐渐增大；

==>MOS管一直处于截止状态，没有导电沟道，没有讨论的必要。

所以，Miller效应实际是分析Vgs和Vds两个变量的影响时必然会遇到的一种情况，至关重要。

   

为什么是Vds>Vgs-Vth?

   

   

细心的同学在看到上述表格后，针对条件②，可能会有个疑问：Vds为什么是大于Vgs-Vth，小于不行么？

确实是个好问题。对于该问题，其中条件①和条件②的区别就在于Vds的数值，前者是漏-源两极短路，Vds=0V，后者是Vds>Vgs-Vth。

根据MOS管的输出特性曲线，如果Vds<Vgs-Vth，Vds数值较小，那么即便Vgs增大到Vth及以上，漏极电流Id依然是受Vds和Vgs同时影响，受控关系相对复杂，不便于后续分析。而且测试出来的米勒平台的波形，由于MOS管无法进入饱和区（下图t1-t2时间段），而呈现出异常波形。下图红框内波形肯定是没有，具体会变成怎样的波形，需要仿真下才知道。今天篇幅有限，我们后面再进行仿真。

所以Vds数值必须大，大到足以让MOS管进入饱和区（还需要满足Vgs>Vth），这样Id可以摆脱Vds的影响，几乎仅仅取决于Vgs，受控关系单一，便于分析。

   

为什么是研究Cgd的影响？

   

   

细心的同学可能还会问道：为什么目的是研究Cgd的影响，而不是Cgs和Cds呢？

这个问题，算是问到关键点上了。