MOS管的米勒效應(yīng)（1）

上篇文章聊了MOS管-傳輸特性曲線的細(xì)微之處，希望同學(xué)們能精準(zhǔn)識(shí)別三種特性曲線的區(qū)別，而不是死記硬背。研究MOS管，一定繞不開一個(gè)重要現(xiàn)象——Miller效應(yīng)，今天我們就一起探討下，一次聊不完，可能會(huì)分幾篇來(lái)探討。

一個(gè)問(wèn)題

照例，先拋出來(lái)一個(gè)問(wèn)題：MOS管的米勒效應(yīng)，重點(diǎn)是研究哪個(gè)電容的影響？為什么是它？

A、Cgs；B：Cgd；C：Cds；D：Cgb(襯底)

其實(shí)這個(gè)問(wèn)題回答出是哪個(gè)電容并不難，難就難在說(shuō)清楚為什么是它。

基于分析方法論看米勒效應(yīng)

網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于米勒效應(yīng)、米勒平臺(tái)的文章很多，隨便一搜就能檢索出來(lái)很多。很多文章一上來(lái)，就直接說(shuō)米勒效應(yīng)、米勒平臺(tái)，而沒有說(shuō)清楚為什么要學(xué)習(xí)米勒效應(yīng)。今天我們就換一個(gè)維度來(lái)切入米勒平臺(tái)。

前面在研究MOS管時(shí)，我們知道MOS管有Vgs和Vds兩個(gè)關(guān)鍵變量。當(dāng)存在多個(gè)變量時(shí)，我們有一個(gè)通用“分析方法論”：為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程，通常是先固定其他變量（讓其他變量等于0或某一固定值），只允許唯一個(gè)變量變化。根據(jù)上面的方法論，MOS管有兩個(gè)變量，共有4種情況需要分析。

回憶下在分析N溝道-增強(qiáng)型-MOS管時(shí)，在分析Vgs的影響時(shí)，我們假設(shè)Vds=0V；在分析Vds的影響時(shí)，我們假設(shè)Vgs>Vth且不變。

現(xiàn)在，我們把這4種情況再分別討論下：

①條件：Vds=0V，變量：讓Vgs逐漸增大；

==>目的：研究Vgs對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用；

結(jié)論：Vgs可以有效控制溝道電阻Rds的大小。

④條件：Vgs>Vth且保持在某一數(shù)值不變，變量：讓Vds逐漸增大。

==>目的：研究Vds對(duì)漏極電流Id的影響；

結(jié)論：預(yù)夾斷的臨界條件是Vds=Vgs-Vth。VdsVgs-Vth時(shí)，飽和區(qū)，Id幾乎只受Vgs影響。時(shí)，可變電阻區(qū)，id是同時(shí)受vgs和vds影響；vds>

上述兩種分析情況，在《Rdson對(duì)應(yīng)MOS管的哪個(gè)工作區(qū)？》文章中做過(guò)詳細(xì)解說(shuō)，這里不做贅述。我們把這兩種情況更新到表格中，如下圖：

剩下的兩種情況 ，在教科書上很少提及，我們也分析下：

②條件：Vds>Vgs-Vth且保持在某一數(shù)值不變，變量：讓Vgs逐漸增大。

==>目的：研究Cgd對(duì)MOS管導(dǎo)通過(guò)程的影響；

==>巧不巧，這就是米勒平臺(tái)的形成過(guò)程！

③條件：Vgs=0V，變量：Vds逐漸增大；

==>MOS管一直處于截止?fàn)顟B(tài)，沒有導(dǎo)電溝道，沒有討論的必要。

所以，Miller效應(yīng)實(shí)際是分析Vgs和Vds兩個(gè)變量的影響時(shí)必然會(huì)遇到的一種情況，至關(guān)重要。

為什么是Vds>Vgs-Vth?

細(xì)心的同學(xué)在看到上述表格后，針對(duì)條件②，可能會(huì)有個(gè)疑問(wèn)：Vds為什么是大于Vgs-Vth，小于不行么？

確實(shí)是個(gè)好問(wèn)題。對(duì)于該問(wèn)題，其中條件①和條件②的區(qū)別就在于Vds的數(shù)值，前者是漏-源兩極短路，Vds=0V，后者是Vds>Vgs-Vth。

根據(jù)MOS管的輸出特性曲線，如果Vds，vds數(shù)值較小，那么即便vgs增大到vth及以上，漏極電流id依然是受vds和vgs同時(shí)影響，受控關(guān)系相對(duì)復(fù)雜，不便于后續(xù)分析。而且測(cè)試出來(lái)的米勒平臺(tái)的波形，由于mos管無(wú)法進(jìn)入飽和區(qū)（下圖t1-t2時(shí)間段），而呈現(xiàn)出異常波形。下圖紅框內(nèi)波形肯定是沒有，具體會(huì)變成怎樣的波形，需要仿真下才知道。今天篇幅有限，我們后面再進(jìn)行仿真。<>

所以Vds數(shù)值必須大，大到足以讓MOS管進(jìn)入飽和區(qū)（還需要滿足Vgs>Vth），這樣Id可以擺脫Vds的影響，幾乎僅僅取決于Vgs，受控關(guān)系單一，便于分析。

為什么是研究Cgd的影響？

細(xì)心的同學(xué)可能還會(huì)問(wèn)道：為什么目的是研究Cgd的影響，而不是Cgs和Cds呢？

這個(gè)問(wèn)題，算是問(wèn)到關(guān)鍵點(diǎn)上了。

審核編輯：湯梓紅