以一个 NMOS 开关电路为例,其中阶跃信号 VG1 设置了 DC 电平 2V,且为振幅 2V、频率 50Hz 的方波,而 T2 的开启电压同样为 2V,这使得 MOS 管 T2 会以 20ms 的周期进行开启和截止状态的切换。
在这一过程中,一个有趣的现象出现了:当 Vgs = 2V 时,会存在一个小平台。那么,为何 Vgs 在上升时会有这样一个小平台呢?
答案在于米勒效应。MOS 管内部存在多种寄生电容,
其中:Cgs称为GS寄生电容,Cgd称为GD寄生电容,输入电容Ciss=Cgs+Cgd,输出电容Coss=Cgd+Cds,反向传输电容Crss=Cgd,也叫米勒电容.
在电路工作时,米勒电容(Cgd)在反相放大的作用下,会使等效输入电容值显著增大。当输入电压要改变 Vgs 时,需要对这个增大的等效输入电容进行充电。在充电过程中,即便输入电压持续上升,由于大部分能量都用于对电容充电,这就导致 Vgs 的上升速度变缓,从而形成了我们所看到的 Vgs 小平台。
进一步探究发现,将电阻 R1 由 5K 改为 1K 后再次仿真,小平台明显变小甚至几乎消失。这是因为 MOS 管开启是输入电压经 R1 对 Cgs 的充电过程。R1 阻值减小,充电时间常数变小,对 Cgs 充电加快,MOS 管能更快度过米勒平台阶段,迅速进入完全导通状态。所以,减小 R1 可改善米勒平台,使其变小甚至消失。