¿Por qué la curva de carga de la puerta (meseta de Miller) de los MOSFET depende de Vds?

No entiendo por qué la curva de carga de la puerta (exactamente: la parte de la meseta de Miller) de los MOSFET depende del voltaje de la fuente de drenaje Vds.

Como ejemplo, la hoja de datos del IRFZ44 muestra en la página 4 (Fig. 6) las curvas de carga de la puerta para diferentes valores de Vds.

¿Por qué la meseta de Miller es más larga para Vds más grandes? ¿No es la meseta dependiente de Cgd? Pero Cgd (= Crss) se hace más pequeño para Vds más grandes (ver FIg.5 en la hoja de datos). ¿No debería acortarse la meseta de Miller?

"¿Por qué la meseta de Miller es más larga para más grandes ?"$V_{\text{ds}}$

La respuesta corta es que el ancho de la meseta de Miller se escala con el área debajo de la curva para . ¿Pero por qué? $C_{\text{gd}}$

¿Qué muestra la meseta de Miller?

El efecto Miller existe porque hay una capacitancia efectiva entre el drenaje y la compuerta del FET ( ), la llamada capacitancia Miller. La curva de la Figura 6 en la hoja de datos se genera al encender el FET con una corriente constante en la compuerta, mientras que el drenaje se ha levantado a través de un circuito limitador de corriente a algún voltaje V dd . Después de que el voltaje de la puerta aumenta más allá del umbral y la corriente de drenaje alcanza su límite (establecido por el circuito limitador de corriente), V ds comienza a caer, desplazando la carga en C gd a través de la puerta. Mientras V ds cae a cero voltios, desde V dd , V $C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {dd}}$$V_ {\text {ds}}$$C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_ {\text {dd}}$$V_G$está atrapado por la corriente de desplazamiento de ... esa es la meseta de Miller. $C_ {\text {gd}}$

La meseta de Miller muestra la cantidad de carga en por su ancho. Para un FET dado, el ancho de la meseta de Miller es una función del voltaje atravesado por V ds cuando se enciende. La figura muestra V G alineado con V ds para aclarar esto. $C_ {\text {gd}}$$V_ {\text {ds}}$$V_G$$V_ {\text {ds}}$

La curva de carga de puerta para el IRFZ44 muestra tres tramos de ; Span1 es de 0V a 11V, Span2 es de 0V a 28V, y Span3 es de 0V a 44V. Ahora, algunas cosas deberían estar claras: $V_{\text{ds}}$

• $V_{\text{ds}}$$V_{\text{ds}}$$V_{\text{ds}}$
• $V_{\text{ds}}$
• $C_{\text{gd}}$$V_{\text{ds}}$
• $C_{\text{gd}}$
• Mas es mas.

¿Estas conclusiones te parecen demasiado onduladas y aceitosas? Ok, entonces ¿qué tal esto?

$V_{\text{ds}}$

Comience con la ecuación de carga en un condensador:

Q = CV con forma diferencial dQ = C dV

$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}$

$C_{\text{gdo}}$
$k_c$

Verificando este modelo ajustado a la hoja de datos vemos:

Entonces, después de enchufar el $C_{\text{gd}}$ modele la expresión en la forma diferencial de la ecuación de carga, e integrando ambos lados obtenemos:

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

Una gráfica de Q muestra que siempre aumenta para cambios mayores de $V_{\text{ds}}$.

La única forma en que esto no sería cierto sería si $C_{\text{gd}}$ se volvió negativo para algunos valores de $V_{\text{ds}}$, que no es físicamente realizable. Entonces, más es más.

Una vez que el MOSFET comienza a conducir, hay portadores en el canal donde no había ninguno antes, y la capacitancia de puerta a canal sube, no baja. Tenga en cuenta que las capacitancias medidas en la Figura 5 están todas en V _GS = 0.

Dado que la magnitud de la corriente del canal para un V _GS dado depende en cierta medida de V _DS , también lo es el aumento de la capacitancia efectiva.

La posición de la segunda "rodilla" en la curva representa el punto en el que la corriente del canal deja de aumentar para un determinado V _DS .

Mayor voltaje de drenaje significa más carga en Cgd. Es así de simple. La corriente a través de Cgd determina la tasa de cambio de voltaje en Cgd. Esta corriente es Ig, que está limitada por la fuente, por lo que lleva más tiempo descargar más carga.