1、米勒效應的定義

 反相放大電路中，輸入與輸出間的分布或寄生電容由于放大器的放大作用。其等效到輸入的電容值會擴大1+AV倍，其中AV是該級放大電路的電壓放大倍數，這一特性稱為米勒效應，推理過程如下：

圖1：反相放大電路米勒效應推理電路

根據MOS管的小信號模型，加入寄生電容等效的電路，MOS管形成了反向電壓放大器，其等效電路如下圖所示：    

圖2：MOS管小信號模型與等效反向放大器模型

2、米勒效應平臺形成機理

MOS管器件在飽和區，ID電流隨VGS電壓的增大而減小，呈現反相放大器特性，而存在米勒效應，CGD則稱為米勒電容。向MOS管G極施加電壓時，將產生輸入電流IGATE=I1+I2:I1=CGD*d(VGS-VGD)/dt;I2=CGS*dVGS/dt),而AV=-VDS/VGS(飽和區MOS管上施加VGS，其VDS就會下降),有I1=CGD*(1+AV)dVGS/dt，故IGATE=I1+I2=[CGD*(1+AV)+CGS]dVGS/dt。    

圖3：MOS管寄生電容等效

MOS管電壓大于VTH進入飽和區后，VDS開始下降，因而CGD開始增大，CISS會急劇增大[（1+AV）*CGD],這樣VGS的電壓斜率幾乎為零，呈現米勒平臺平坦區域。當VDS下降到VGS-VTH值時，米勒平臺結束，進入MOS線性區。

圖4：MOS管米勒平臺區域

3、米勒效應平臺VDS下降拐點的形成機理

由于超結MOS管在開通開始的縱向擴散，比較小的GD電容,所以VDS開始下降的比較快，大約在下降到100V時，縱向擴散完成，變成橫向擴散，GD電容變大，VDS下降的斜率變緩。    

圖5：米勒平臺VDS電壓拐點圖

4、米勒平臺開始時的尖峰電壓的形成機理

與米勒效應無關，主要有兩個因素造成：一是MOS管源極（S極）的寄生電感，驟然增加的S極電流在寄生電感上感應電壓尖峰；CCM模式體二極管的反向恢復電流流過MOS管，導致需要更大的VGS電壓。

圖6：米勒平臺開始時電壓尖峰測試波形

5、米勒平臺的危害與抑制    

開關損耗影響分析與抑制

米勒效應會產生米勒平臺，米勒平臺的危害是開通階段阻礙驅動電壓的上升，關斷階段阻礙驅動電壓的下降，延長了開關時間，增加了MOS管的開關損耗，降低了電路的效率。

圖7：MOS管開關損耗（紅色方框內交叉面積）

米勒電容阻止了VGS的上升，也就阻止了VDS的下降，使損耗的時間加長，必須抑制。主要改善方案有：一是降低在開關切換VDS開始下降時的點的位置，有助于減小平坦區域  效應，極限情況可以采用ZVS電路設計，讓MOS管開始導通時其VDS已經到0V，消除了輸入電容瞬間變大的過程。二是使用CGD較小的MOS管元件。    

圖8：不同耐壓MOS管米勒平臺對比

柵極電壓尖峰產生原因分析與抑制

米勒效應會產生米勒平臺，米勒平臺的危害是對于有上下管驅動的電路（LLC電路、電機驅動電路），上下管開通關斷時，柵極會產生電壓尖峰，尖峰的電壓增加了上下管同時導通的風險，嚴重時會造成非常大的電流同時流過下下管，損壞器件。

圖9：VGS驅動信號存在電壓尖峰波形

VGS尖峰電壓抑制的方法主要有：一是調整MOS管柵極驅動電阻參數；二是選擇CRSS/CISS低的MOS管有助于降低VGS尖峰電壓值，或者在MOS管的柵源之間增加并聯電容，也會吸收dv/dt產生的柵漏電流。    

圖10：VGS驅動信號存在電壓尖峰波形（增加柵漏電容）

米勒振蕩產生原因分析與抑制

米勒效應會產生米勒平臺，米勒平臺的危害是MOS管的反饋引入了電容，當這個電容足夠大，并且前段信號變化快，后端供電電壓高，三者結合起來，就會引起積分過沖振蕩，也叫米勒振蕩。

圖11：MOS管的米勒振蕩    

米勒振蕩主要改善措施：一是減緩驅動強度，主要措施包含加大G極輸入串聯電阻的阻抗，在MOS管G-S極間并聯瓷片電容。二是加快MOS管關斷速度，主要措施包含增加二極管關斷電路，增加三極管快速關斷電路。