MOSFET पर गेट कैपेसिटेंस और मिलर कैपेसिटेंस

Question

गेट कैपेसिटेंस और मिलर कैपेसिटेंस MOSFET के लिए कैसे तैयार किया गया है। गेट वोल्टेज लागू होने पर दोनों के लिए क्या व्यवहार है?

Comments

आपके शोध ने आपको अब तक क्या कहा है और यह मत कहो कि "मेरे शोध ने मुझे विश्वास दिलाया है कि ईई पर प्रश्न पूछने से त्वरित परिणाम मिलता है"।

— एंडी उर्फ

मैंने गेट कैपेसिटेंस भाग का पता लगाया, और यह कैसे MOSFET चालक से करंट के साथ बदलता है। लेकिन मैं मिलर समाई पर प्रभाव का पता नहीं लगा सका। मैंने काम करने के लिए नहीं कहा, बस वे कैसे मॉडलिंग करते हैं? जो मुझे नहीं आया।

— शर्बी

मैंने आपकी टिप्पणी को संपादित करने से पहले ही उसे पकड़ लिया था "आपकी टिप्पणी के लिए धन्यवाद" कठोर था। मुझे हंसाया। मुझे लगता है कि आपको यह समझाने की आवश्यकता है कि आप मिलर कैपेसिटेंस के बारे में क्या जानते हैं ताकि लोग बिना किसी अशिष्टता के आपके प्रश्न का उत्तर दे सकें।

— एंडी उर्फ

Hehe। मैं एक ही होना चाहता था, इसलिए मैंने इसे हटा दिया। मैं मिलर कैपेसिटेंस के बारे में बहुत कुछ नहीं जानता, बस मिलर प्रभाव पर पढ़ा था और यह देखा था कि यह इनपुट कैपेसिटेंस में एक स्पष्ट वृद्धि का कारण बनता है, लेकिन यह समझ में नहीं आया कि इसका मॉडल कैसे बना, और यदि इसका प्रभाव है या वास्तव में कैपेसिटिव है।

— शेरबी

Answer 1

नाली और गेट के बीच हमेशा समाई होती है जो एक वास्तविक समस्या हो सकती है। एक सामान्य MOSFET FQP30N06L (60V लोगो एन-चैनल MOSFET) है। इसके निम्नलिखित समाई आंकड़े हैं: -

• इनपुट कैपेसिटी 1040 पीएफ (स्रोत का द्वार)
• उत्पादन क्षमता 350 पीएफ (स्रोत के लिए नाली)
• रिवर्स ट्रांसफर कैपेसिटेंस 65 पीएफ (ड्रेन टू गेट)

मिलर कैपेसिटेंस ऊपर सूचीबद्ध रिवर्स ट्रांसफर कैपेसिटेंस है और इनपुट कैपेसिटेंस गेट-सोर्स कैपेसिटेंस है। आउटपुट कैपेसिटेंस नाली से स्रोत तक है।

MOSFET के लिए, इनपुट कैपेसिटेंस आमतौर पर तीन सबसे बड़ा होता है क्योंकि सभ्य थ्रूपुट (गेट-सोर्स वोल्टेज में बदलाव के लिए ड्रेन करंट में बदलाव) प्राप्त करने के लिए, गेट इंसुलेशन को बहुत पतला करना पड़ता है और इससे गेट-सोर्स कैपेसिटेंस बढ़ता है।

मिलर कैपेसिटेंस (रिवर्स ट्रांसफर कैपेसिटेंस) आमतौर पर सबसे छोटा होता है, लेकिन यह प्रदर्शन पर गंभीर प्रभाव डाल सकता है।

50V की आपूर्ति वोल्टेज से 10A लोड को स्विच करने से ऊपर MOSFET पर विचार करें। यदि आप गेट को ड्राइव करते हैं तो नाली पर डिवाइस को चालू करने के लिए कुछ सौ नैनो सेकंड के भीतर 50 वी से 0 वी तक गिरने की उम्मीद की जा सकती है। दुर्भाग्य से तेजी से गिरने वाले ड्रेन वोल्टेज (जैसे उपकरण चालू होता है) मिलर कैपेसिटेंस के माध्यम से गेट चार्ज को हटा देता है और यह डिवाइस को बंद करना शुरू कर सकता है - इसे नकारात्मक प्रतिक्रिया कहा जाता है और इसके परिणामस्वरूप आदर्श स्विचिंग समय (ऑन और ऑफ) से कम हो सकता है।

यह सुनिश्चित करने के लिए चाल है कि इसे समायोजित करने के लिए गेट को थोड़ा अधिक संचालित किया जाए। FQP30N06L डेटा शीट से ली गई निम्नलिखित तस्वीर को देखें: -

यह दर्शाता है कि गेट वोल्टेज 5V होने पर आप क्या उम्मीद कर सकते हैं और ड्रेन करंट 10A है - आपको लगभग 0.35V (3.5W की शक्ति अपव्यय) के डिवाइस पर एक वोल्ट ड्रॉप मिलेगा। हालांकि, 50V से तेजी से निकलने वाले ड्रेन वोल्टेज के साथ गेट से चार्ज हटाने का काम ऐसा हो सकता है कि स्विचिंग प्रक्रिया में गेट वोल्टेज का एक तिहाई अस्थायी रूप से "खो" जाता है। यह सुनिश्चित किया जाता है कि गेट ड्राइव वोल्टेज कम स्रोत प्रतिबाधा से है, लेकिन अगर एक तिहाई खो जाता है, तो यह कम समय अवधि के लिए होता है, यह गेट वोल्टेज 3.5V पर होने जैसा है और इससे स्विचिंग प्रक्रिया में अधिक शक्ति नष्ट हो जाती है।

MOSFET को बंद करते समय भी यही सच है; ड्रेन वोल्टेज में अचानक वृद्धि से गेट में चार्ज हो जाता है और इससे MOSFET को थोड़ा मोड़ने का प्रभाव पड़ता है।

यदि आप बेहतर स्विचिंग चाहते हैं तो डेटा शीट को देखें और इसे चालू करने के लिए गेट वोल्टेज को ओवर-ड्राइव करें और यदि संभव हो तो बंद करने के लिए नकारात्मक ड्राइव वोल्टेज लागू करें। सभी मामलों में कम प्रतिबाधा ड्राइवरों का उपयोग करें। FQP30N06L के लिए डेटा शीट इंगित करता है कि वृद्धि और गिरावट के समय चश्मा एक 25 ओम ड्राइव प्रतिबाधा का उपयोग करते हैं।

यह भी ध्यान देने योग्य है कि विभिन्न कैपेसिटेंस वोल्टेज से कैसे प्रभावित होते हैं। इस चित्र को देखें: -

बहुत छोटे नाले के उतार-चढ़ाव के लिए मिलर कैपेसिटेंस (Crss) लगभग 1nF होता है - जब डिवाइस को बंद किया जाता है तो इसकी तुलना करें (नाले पर 50V कहें) - कैपेसिटेंस शायद 50pF से कम हो गया है। यह भी देखें कि वोल्टेज अन्य दो क्षमताओं को कैसे प्रभावित करता है।

Comments

मुझे संदेह है कि आपके पास दावा करने वाले 100 पीएफ के लिए एक विशेष उपकरण या डिवाइस का आकार है।

— प्लेसहोल्डर

@rawbrawb कोई विशेष उपकरण नहीं - मुझे शायद थोड़ा स्पष्ट होना चाहिए और शायद पिको फैराड रेंज के कम 100 के दशक में कहा गया था।

— एंडी उर्फ

आप किसी भी उपकरण पर मिलिंग प्राप्त कर सकते हैं, यहां तक ​​कि सिर्फ एक एम्पलीफायर भी। एक आईसी के अंदर एक एम्पलीफायर पर इनपुट चरण मिल एफसी के 100 एफटी के क्रम पर होने के साथ गेट कैपेसिटेंस के केवल कुछ एफएफ हो सकता है। आपका नंबर केवल एक बहुत बड़ी शक्ति MOSFET (Hexfet?) या इसी तरह लागू हो सकता है।

— प्लेसहोल्डर

@rawbrawb - मैंने अभी भी MOSFETs को लक्षित किया है, लेकिन मैंने उत्तर को संशोधित किया है।

— एंडी उर्फ

अच्छा लेख। मिलर समाई के प्रभाव को समझाने के लिए धन्यवाद और हमें MOSFET के गेट को चलाने की आवश्यकता क्यों है

Answer 2

मुझे डर है कि "मिलर" समाई शब्द को अभी तक ठीक से समझाया नहीं गया है। यह कहा गया था कि मिलर कैपेसिटेंस ड्रेन-टू-गेट कैपेसिटेंस के समान होगा। मुझे लगता है, यह स्पष्ट करता है।

समस्या यह है कि मिलर प्रभाव (नकारात्मक प्रतिक्रिया के कारण) गेट पर इनपुट प्रवाहकत्त्व को बढ़ाता है (सामान्य स्रोत कॉन्फ़िगरेशन के मामले में)। यह नाली और गेट (डिवाइस के अंदर और / या बाहर) के बीच किसी भी संचालन तत्व पर लागू होता है।

मोटे तौर पर हम यह कह सकते हैं कि मिलर प्रभाव जाहिरा तौर पर मंच के लाभ ए के बराबर एक फाटक द्वारा इनपुट समाई को बढ़ाता है, इसलिए: Cin ~ A * Cdg।

इसका मतलब है - जहाँ तक मॉडलिंग की बात है: मिलर का प्रभाव बिल्कुल नहीं है और Cdg का मॉडल बनाया गया है क्योंकि यह (D और G के बीच) है। मिलर प्रभाव के कारण संभावित वृद्धि विशेष अनुप्रयोग पर निर्भर करती है।