二、仿真波形

為了說明 MOS 管的 Miller 效應，下面在 LTspice 中搭建了最簡單的 MOS 管開關電路。

下面給出了 MOS 管 M1 的漏極與柵極電壓波形，可以清楚的看到柵極電壓在上升與下降階段都出現了小臺階。

為了分析臺階產生的過程， 下圖給出了仿真電路中 MOS 管的柵極電壓與電流波形。

可以看到 MOS 管柵極電流包括三個階段：

• 階段1：柵極電壓快速上升，電流呈現先快后慢的電容充電過程；
• 階段2：柵極電壓呈現平臺，電流急劇線性增加；
• 階段3：柵極電壓與電流都呈現電容充電過程；

三、Miller 原理說明

下圖是一般 MOS 管三個電極之間的分布電容示意圖。其中：Cgs稱為GS寄生電容，Cgd稱為GD寄生電容，輸入電容Ciss=Cgs+Cgd，輸出電容Coss=Cgd+Cds，反向傳輸電容Crss=Cgd，也叫米勒電容。

米勒效應的罪魁禍首就是米勒電容，米勒效應指其輸入輸出之間的分布電容Cgd在反相放大的作用下，使得等效輸入電容值放大的效應，米勒效應會形成米勒平臺。

上面描述柵極電壓、電流變化三個階段分別是：

• 階段1：柵極電壓從 0V 開始增加到 MOS 管導通過程。在此過程中， Miller 電容不起作用，是驅動電壓通過柵極電阻給 Cgs 充電過程；
• 階段2：MOS 管導通，使得 MOS 管漏極電壓下降，通過 Miller 電容將柵極充電電流吸收到漏極，造成 Cgs 充電減小，形成電壓平臺；
• 階段3：Miller 電容充滿，柵極電流向 Cgs, Cgd 充電，直到充電結束。

那米勒效應的缺點是什么呢？下圖顯示了在電感負載下，由于 Miller 效應 MOS管的開關過程明顯拉長了。MOS管的開啟是一個從無到有的過程，MOS管D極和S極重疊時間越長，MOS管的導通損耗越大。因為有了米勒電容，有了米勒平臺，MOS管的開啟時間變長，MOS管的導通損耗必定會增大。

四、消除Miller效應

首先我們需要知道的一個點是：因為MOS管制造工藝，必定產生Cgd，也就是米勒電容必定存在，所以米勒效應不可避免。在上述 MOS 開關電路中，徹底消除Miller 效應是不可能的。但可以通過減少柵極電阻 Rg來減少 Miller 效應的 影響。下圖是將柵極電阻 Rg 減少到 100Ω，可以看到柵極電壓中的 Miller 平臺就變得非常微弱了。

MOS管的開啟可以看做是輸入電壓通過柵極電阻R1對寄生電容Cgs的充電過程，R1越小，Cgs充電越快，MOS管開啟就越快，這是減小柵極電阻，米勒平臺有改善的原因。

五、利用Miller效應

MOS 管的 Miller 也不是一無是處，也可以利用 Miller 效應，實現電路緩啟動的目的。認為的增加 MOS 管的柵極電阻，并在 MOS 管的漏極與柵極之間并聯(lián)大型電容，可以人為拉長 Miller 臺階。

在下面電路中，認為的增加了柵極電阻和漏極和柵極之間的并聯(lián)電容，這樣就可以大大延長 Miller臺階的過程。輸出的波形形成了一個三角脈沖的形式。

下面電路是利用了 PMOS 管上的 Miller 電容，實現了輸出電壓的緩啟動，是用于一些電源上升速率有嚴格要求的場合。

※ 總 結 ※

本文對于 MOS 管工作在開關狀態(tài)下的 Miller 效應的原因與現象進行了分析。巧妙的應用 Miller 效應可以實現電源的緩啟動。