Для успешной разработки мощного полевого транзистора необходимо всячески уменьшать входную емкость транзистора. Чтобы решить эту проблему нужно ослабить вредное воздействие получившее название эффекта Миллера. В данной статье речь пойдет об этом эффекте.
Эффект Миллера, присущий любому усилительному каскаду напряжения с резистивной нагрузкой, когда активный прибор имеет емкость обратной связи между входом и выходом [1 с. 82]. Рассмотрим каскад усиления, где выходной сигнал будет сниматься с резистора в цепи стока (рисунок 1)

Рисунок 1–Ключ на МДП-транзисторе

С подачей на вход схемы управляющего импульса транзистор начинает открываться. Емкости  и  начинают заряжаться с постоянной времени . 

Транзистор начнет открываться после того как суммарная емкость зарядятся до порогового напряжения . После этого транзистор открылся и становится усилителем и на емкость начинает влиять коэффициент усиления, который может достигать довольно больших значений (рисунок 2).

Рисунок 2–Эквивалентная схема полевого транзистора в режиме усиления

Эквивалентная емкость  будет равна:

где К–коэффициент усиления. Емкость сильно увеличится и постоянная времени также увеличится. Что приведет к образованию «полки» на графике выходного напряжения (рисунок 3).

Рисунок 3–Временные диаграммы переключения МДП-транзистора

Так как коэффициент усиления К пропорционален напряжению на затворе, то с ростом напряжения эквивалентная емкость также буде возрастать. Процесс включения полевого транзистора имеет три стадии: предпороговую; начального включения; полного включения. На предпороговой стадии входная эквивалентная емкость заряжается с постоянной времени . На стадии начального включения на эквивалентную емкость начинает влиять эффект Миллера [1, c. 102]. С увеличением тока стока I_c растет крутизна и коэффициент усиления и влияние эффекта Миллера также возрастает. После достижения стадии полного включения транзистора эффект Миллера перестает доминировать, но благодаря протеканию тока в канале эквивалентная емкость будет несколько выше, чем на предпороговой стадии. 
Эквивалентная схема МДП–транзистора представлена на рисунке 4

Рисунок 4–Эквивалентная схема МДП–транзистора

На данной схеме приведены основные паразитные параметры мощного МДП–транзистора. Для наглядного представления влияния эффекта Миллера эквивалентная схема была промоделирована в программе схемотехнического моделирования Micro–Cap 9. При напряжении питания 100 В были получены графики переходный процессов на транзисторе (рисунок 5).

Видно образование «полки» под влиянием увеличения эквивалентной емкости. При повышении напряжения питания до 1000 В длина «полки» увеличивается (рисунок 6).

Качество МДП–транзистора тем выше, чем меньше паразитная емкость.[2, c. 69].

1. Окснер Э.С. Мощные полевые транзисторы и их применение. Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1985 г. – 288 с.
2. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи. Семейства, характеристики, применение. Издание 2-е переработанное. М.: Издательский дом «Додека XXI», 2005. – 384 с.
3. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версии 9, 10. [Электронный ресурс]: учеб. пособие / Амелина М.А., Амелин С.А – Электрон. текстовые дан. – СПб. : Лань, 2014. – 632 с. Режим доступа: URL http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=53665

Все статьи автора «Болобин Илья Андреевич»