Por que a curva de carga de portão (platô de Miller) dos MOSFETs depende de Vds?

Não entendo por que a curva de carga do portão (exatamente: a parte do platô de Miller) dos MOSFETs depende da tensão da fonte de drenagem Vds.

Como exemplo, a folha de dados do IRFZ44 mostra na página 4 (Fig. 6) as curvas de carga do portão para diferentes valores de Vds.

Por que o platô de Miller é mais longo para Vds maiores? O platô não é dependente do Cgd? Mas o Cgd (= Crss) fica menor para Vds maiores (consulte FIg.5 na folha de dados). O platô de Miller não deveria ficar mais curto?

"Por que o Miller Plateau é mais longo para maior ?"$V_{\text{ds}}$

A resposta curta é que a largura do Miller Plateau é escalada com a área abaixo da curva para . Mas por que? $C_{\text{gd}}$

O que mostra o Miller Plateau?

O efeito Miller existe porque existe capacitância efetiva entre o dreno e a porta do FET ( ), a chamada capacitância de Miller. A curva da Figura 6 na folha de dados é gerada ligando o FET com uma corrente constante no portão, enquanto o dreno foi puxado por um circuito limitador de corrente para alguma tensão . Depois que a tensão do portão ultrapassa o limite e a corrente de drenagem atinge seu limite (definido pelo circuito limitador de corrente), começa a cair, deslocando a carga em através do gate. Enquanto cai para zero volts, de , V dd V ds C gd V ds V dd V G C $C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {dd}}$$V_ {\text {ds}}$$C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_ {\text {dd}}$$V_G$está preso pela corrente de deslocamento de ... que é o Platô de Miller. $C_ {\text {gd}}$

O Miller Plateau mostra a quantidade de carga em por sua largura. Para um determinado FET, a largura do Miller Plateau é uma função da tensão percorrida por medida que é ligada. A figura mostra alinhado com para deixar isso claro. V ds V G V $C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_G$$V_ {\text {ds}}$

A curva de carga do gate para o IRFZ44 mostra três extensões de ; O Span1 é de 0V a 11V, o Span2 é de 0V a 28V e o Span3 é de 0V a 44V. Agora, algumas coisas devem ficar claras: $V_{\text{ds}}$

• V ds V $V_{\text{ds}}$ Span3> Span2> Span1 $V_{\text{ds}}$$V_{\text{ds}}$
• $V_{\text{ds}}$ Span3 inclui Span2 e Span1.
• V $C_{\text{gd}}$ cobrança em é maior por um período maior de . $V_{\text{ds}}$
• O Miller Plateau será mais amplo com mais cobranças em . $C_{\text{gd}}$
• Mais é mais.

Essas conclusões parecem muito onduladas e oleosas para você? Ok, então e quanto a isso?

Por que o Miller Plateau se torna mais amplo para o mais alto - Um olhar quantitativo$V_{\text{ds}}$

Comece com a equação de carga em um capacitor:

Q = CV com uma forma diferencial dQ = C dV

Agora não é uma constante, mas alguma função de . Observando a curva na Figura 5 da folha de dados do IRFZ44 para , queremos uma equação que não seja infinita com zero e caia exponencialmente (ish). Não vou entrar em detalhes aqui sobre como isso foi feito. Basta escolher formulários muito simples que pareçam corresponder e tentar ajustá-los aos dados. Portanto, não se baseia na física do dispositivo, mas apenas combina muito bem com pouco esforço. Às vezes é tudo o que é necessário. $C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$$C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$

$C_{\text{gd}}$ =$\frac{C_{\text{gdo}}}{k_c \text{V}_{\text{ds}}+1}$

onde = 1056 pF = 0,41 - um coeficiente de escala arbitrário
$C_{\text{gdo}}$
$k_c$

Verificando este modelo ajustado na folha de dados, vemos:

Então, depois de conectar a expressão do modelo na forma diferencial da equação de carga e integrar os dois lados, obtemos: $C_{\text{gd}}$

Q = = 1056 pF log(0,41 V ds +1$\frac{C_{\text{gdo}} \log \left(k_c V_{\text{ds}}+1\right)}{k_c}$$\frac{\text{1056 pF } \log \left(\text{0.41 } V_{\text{ds}}+1\right)}{\text{0.41 }}$

Um gráfico de Q mostra que ele sempre aumenta para alterações maiores de . $V_{\text{ds}}$

A única maneira de isso não ser verdade seria se se tornasse negativo para alguns valores de , que não são fisicamente realizáveis. Então, mais é mais. V $C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$

Uma vez que o MOSFET começa a conduzir, há portadores no canal onde não havia antes, e a capacitância porta a canal aumenta, não diminui. Observe que as capacitâncias medidas na Figura 5 estão em V _GS = 0.

Como a magnitude da corrente do canal para um determinado V _GS é um pouco dependente do V _DS , o mesmo ocorre com o aumento da capacitância efetiva.

A posição do segundo "joelho" na curva representa o ponto em que a corrente do canal para de aumentar para um dado V _DS .

Maior tensão de drenagem significa mais carga no Cgd. É simples assim. A corrente através de Cgd determina a taxa de mudança de tensão em Cgd. Esta corrente é Ig, que é limitada pela fonte, portanto leva mais tempo para descarregar mais carga.