IGBT中的MOS結(jié)構(gòu)—輸入電容（下）

上一章我們講到的變化趨勢，至于，可以按照相同的方式進(jìn)行分析，即 柵極與漏極極之間的電容。開通過程中，因不存在耗盡反型過程，所以就是柵氧與N_drift區(qū)域重疊的部分所形成的電容；

但是關(guān)斷過程中，因?yàn)镻-base和N_drift所形成的PN結(jié)承受高壓而產(chǎn)生耗盡區(qū)，所以也會(huì)形成一個(gè)與串聯(lián)的耗盡區(qū)電容，如圖中所示，這里不再詳述。

至此，我們是不是可以得出輸入電容就是和之和呢？還差一步，因?yàn)镸OS使用過程中還存在負(fù)載，對輸入電容是有影響的。

根據(jù)前面對MOS的IV特性分析，可以將MOS視為一個(gè)電壓控制型電流源，其共源極等效電路如下圖。

根據(jù)電路的基本原理，假設(shè)輸入電容為，那么

根據(jù)等效電路，

顯然，，綜合以上幾個(gè)關(guān)系式易得，

對照，得到MOS結(jié)構(gòu)的輸入電容為：

定義上式右邊第二項(xiàng)為米勒電容，。顯然米勒電容是隨柵極電壓變化的。

前面講到MOS結(jié)構(gòu)中電容的存在會(huì)決定器件的響應(yīng)速度，即器件可工作的頻率范圍。從MOS的工作機(jī)制容易看出，開啟過程中，電子從源極傳輸?shù)铰O的時(shí)間主要由兩個(gè)部分構(gòu)成：

一是柵極電容的充電時(shí)間，至形成反型溝道，從而具備電子傳輸?shù)耐ǖ溃?/p>

二是電子從溝道中通過的時(shí)間，對于功率型MOS而言，還要包括電子通過低摻雜擴(kuò)散區(qū)直到漏極的擴(kuò)散時(shí)間。

對于關(guān)斷過程，則與開啟相反。這里我們把前者稱為開關(guān)時(shí)間，后者稱為渡越時(shí)間。

對于渡越時(shí)間，這里將其物理過程描述如下，感興趣的讀者可以參考作推導(dǎo)。渡越溝道所需時(shí)間取決于溝道內(nèi)的電子飽和速度和溝道長度，，即速度取決于溝道內(nèi)的遷移率和沿溝道方向的電場強(qiáng)度，該電場強(qiáng)度又取決于漏極和源極之間的電勢梯度；渡越低摻雜擴(kuò)散區(qū)所需時(shí)間取決于擴(kuò)散速度和擴(kuò)散區(qū)深度，即速度取決于與擴(kuò)散系數(shù)和平均自由程，擴(kuò)散系數(shù)同樣與擴(kuò)散區(qū)的遷移率相關(guān)，而平均自由程則與濃度相關(guān)。

下面對與電容充電相關(guān)的開關(guān)時(shí)間作簡要分析。隨著頻率的增加，輸入電容的容抗減小,所以頻率響應(yīng)一定存在一個(gè)極限值，這個(gè)極限值通常被定義為截止頻率，對應(yīng)輸出電流與輸入電流的增益為1時(shí)的頻率。即：

化簡后，