【導讀】富昌電子（Future Electronics）一yi直zhi致zhi力li於yu以yi專zhuan業ye的de技ji術shu服fu務wu
，為wei客ke戶hu打da造zao個ge性xing化hua的de解jie決jue方fang案an，並bing縮suo短duan產chan品pin設she計ji周zhou期qi。在zai第di三san代dai半ban導dao體ti的de實shi際ji應ying用yong領ling域yu，富fu昌chang電dian子zi結jie合he自zi身shen的de技ji術shu積ji累lei和he項xiang目mu經jing驗yan，落luo筆bi於yuSiC相關設計的係列文章。希望以此給到大家一定的設計參考，並期待與您進一步的交流。

上一篇我們先就SiC MOSFET的驅動電壓做了一定的分析及探討（SiC設計分享（一）：SiC MOSFET驅動電壓的分析及探討）。本文作為係列文章的第二篇，將針對SiC MOS產chan品pin在zai驅qu動dong設she計ji時shi遇yu到dao的de寄ji生sheng導dao通tong問wen題ti做zuo出chu詳xiang細xi的de分fen析xi，從cong元yuan器qi件jian以yi及ji應ying用yong層ceng麵mian給gei出chu一yi些xie設she計ji建jian議yi
，並bing結jie合he閾yu值zhi電dian壓ya的de漂piao移yi問wen題ti做zuo出chu簡jian單dan的de說shuo明ming。設she計ji者zhe在zai實shi際ji應ying用yong時shi，需xu要yao根gen據ju產chan品pin的de本ben身shen定ding位wei在zai二er者zhe之zhi間jian做zuo一yi個ge平ping衡heng。

1 寄生導通產生機理

以下主要探討關於SiC器件驅動回路設計的要點，而如何選擇合適的門極驅動電壓也是整個驅動器設計的關鍵。對於開通來說
，通常選擇門極15V或18V作(zuo)為(wei)門(men)限(xian)值(zhi)
，從(cong)而(er)可(ke)以(yi)配(pei)置(zhi)為(wei)具(ju)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)載(zai)流(liu)能(neng)力(li)或(huo)者(zhe)具(ju)有(you)很(hen)好(hao)的(de)短(duan)路(lu)耐(nai)用(yong)性(xing)。對(dui)於(yu)關(guan)斷(duan)來(lai)說(shuo)，通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)負(fu)電(dian)壓(ya)關(guan)斷(duan)最(zui)為(wei)保(bao)險(xian)，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)的(de)保(bao)證(zheng)可(ke)靠(kao)關(guan)斷(duan)
，減(jian)少(shao)誤(wu)觸(chu)發(fa)的(de)機(ji)率(lv)。

對門極的電容反饋有可能會導致半導體器件產生誤導通動作。而如果使用的是SiCqijian，nametongchangxuyaokaolvmiledianrongsuodailaidedianrongfankui。youmilexiaoyingdailaidedianrongfankuikenenghuidaozhiguanzidewudongzuo，gengyoushenzhekenengdaozhishangxiaguanzhitong，yinqiduanluxianxiangdefasheng，yizhisunhuaigonglvqijian，qichanshengdejutijilikecankaoxiatu：

在半橋電路拓撲應用中
，當低邊開關Q2導通時，高邊開關Q1的電壓變化dV_DS/dt。因此，形成了對上管的寄生電容C_gd的充電電流i_T。該電流通過米勒電梯C_gd,門極電阻以及電容C_gs形成回路

，並對C_gd進行充電 (電容C_gd和C_gs形成一個對V_DS進行分壓的電容分壓器)。當在門極電阻上的電壓降超過了上管Q1的閾值開啟電壓，這時候就發生了所謂的米勒導通或者米勒效應。在此過程中
，不斷上升的漏極電位通過米勒電容C_gd上拉Q2的de門men極ji電dian壓ya。然ran而er，門men極ji關guan斷duan電dian阻zu試shi圖tu抵di消xiao且qie拉la低di電dian壓ya。但dan是shi如ru果guo電dian阻zu值zhi不bu足zu以yi降jiang低di電dian壓ya，那na麼me電dian壓ya可ke能neng會hui超chao過guo管guan子zi的de閾yu值zhi電dian壓ya，從cong而er致zhi使shi誤wu觸chu發fa的de可ke能neng性xing
，進jin而er導dao致zhi故gu障zhang發fa生sheng。甚shen至zhi可ke能neng損sun壞huaiSiC器件。

由(you)誤(wu)觸(chu)發(fa)導(dao)致(zhi)事(shi)件(jian)發(fa)生(sheng)的(de)風(feng)險(xian)和(he)嚴(yan)重(zhong)程(cheng)度(du)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)特(te)定(ding)的(de)操(cao)作(zuo)條(tiao)件(jian)和(he)測(ce)試(shi)硬(ying)件(jian)。高(gao)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)，電(dian)壓(ya)快(kuai)速(su)上(shang)升(sheng)以(yi)及(ji)高(gao)結(jie)溫(wen)是(shi)比(bi)較(jiao)關(guan)鍵(jian)的(de)點(dian)。這(zhe)些(xie)條(tiao)件(jian)不(bu)僅(jin)會(hui)嚴(yan)重(zhong)地(di)上(shang)拉(la)門(men)極(ji)電(dian)壓(ya)
，而(er)且(qie)會(hui)降(jiang)低(di)閾(yu)值(zhi)。硬(ying)件(jian)相(xiang)關(guan)的(de)主(zhu)要(yao)影(ying)響(xiang)包(bao)括(kuo)：MOS管內部寄生電容C_gd，C_gs以及門極關斷電阻等。

由C_gd和C_gs電容所引起的寄生電壓會導致門極誤開通的可能性，進而增加整個開關損耗
，造成器件損壞風險。參考下圖：

△V_gs=△V_ds*C_gd/(C_gs+C_gd), 若△V_gs> V_gs(th)
，則MOS管有誤觸發的風險。所以我們在產品選型時，需要充分參考器件本身的特性以及相關參數，盡可能選擇門限電壓高的產品。

2 如何減少寄生導通帶來的誤觸發

為了減少器件誤差發的概率，提升產品的可靠性，我們可以從器件層麵和應用層麵觸發，考慮對應的措施和方法。

A． 從應用層麵上考慮

      1. 增加負壓關斷電壓V_gs off

即使有寄生電容帶來的電壓△V_gs，當使用負壓V_gs off來驅動時，可以抵消部分△V_gs 
，從而使得△V_gs小於門限電壓V_gs(th)。從而避免誤差發的可能性。

富昌設計小建議：需要綜合考慮MOS管的寄生參數以V_gs 裕量來選擇合適的電壓
，以確保產品的可靠性。

     2. 使用帶米勒（miller）鉗位的驅動

zaishejiqudongshi
，keyikaolvcaiyongdaimileqianweidequdongchanpin，congerkeyiyouxiaoqianzhimenjidianya
，shimenjidianyabuchaoguokaitongyuzhidianya

，bimianwuchufadefengxian。

富昌設計小建議：可以根據實際應用需求，選擇帶有米勒鉗位或Desat保護的驅動芯片
，從而簡化係統設計。

B．從器件選型上考慮

      1. 采用較高開通門限值V_gsth的器件

使用較高開通閾值門限電壓的器件，可以有效低降低誤差發的可能性。

      2. 使用合適變容比C_gd/C_gs的器件

通常來說，在器件選型時，可以根據寄生參數，選擇合適變容比的SiC產品
，可以有效地降低誤觸發的風險。

一條粗略估算V_GS 裕量的經驗方法可供參考
，對於600V的SiC產品，最好是選擇變容比大於150。即C_gd/C_gs>150。此時可計算出△V_gs<4V。(注，由於各家工藝技術的不同，門限電壓也不盡相同，所以並不適合所有的產品。此處僅參考英飛淩的產品)

富昌設計小貼士：此處參考的是英飛淩SiC產品
，其門限電壓通常在4.5V左右。

3 V_GS 裕量與V_GSTH 漂移的平衡

通過上麵的計算和分析可知，雖然增加V_gs off負壓可以降低誤觸發的風險，但是也不是越大越好，因為這會帶來門限電壓的漂移，且負壓越大
，由此帶來的V_GSTH漂移也越大。所以在設計時需要綜合考慮二者，尋求一個合理的平衡點。以下示意圖描述了這一點。

4 總結

富(fu)昌(chang)電(dian)子(zi)在(zai)本(ben)文(wen)中(zhong)，主(zhu)要(yao)針(zhen)對(dui)驅(qu)動(dong)設(she)計(ji)時(shi)的(de)寄(ji)生(sheng)導(dao)通(tong)問(wen)題(ti)做(zuo)了(le)詳(xiang)盡(jin)的(de)分(fen)析(xi)和(he)探(tan)討(tao)。並(bing)從(cong)器(qi)件(jian)選(xuan)型(xing)和(he)應(ying)用(yong)層(ceng)麵(mian)上(shang)分(fen)別(bie)給(gei)了(le)幾(ji)點(dian)建(jian)議(yi)。最(zui)後(hou)就(jiu)V_GS裕量以及V_GSTH漂移做了簡單的闡述，由於二者是對立的

，實際應用中需要綜合考慮兩者之間的利弊關係，做出平衡選擇，這樣既能充分發揮SiC器件的特性
，又能保證整個產品的可靠性。

參考文獻：

【1】 分立式CoolSiC Mosfet 的寄生導通行為    Klaus Sobe, 英飛淩科技有限公司(奧地利).

【2】 1200 V SiC MOSFET and N-off SiC JFET performances and driving in high power-high frequency power converter – Bettina Rubino, Luigi Abbatelli, Giuseppe Catalisano, Simone Buonomo, PCIM Europe 2013.

【3】 Direct Comparison among different technologies in Silicon Carbide - Bettina Rubino, Michele Macauda, Massimo Nania, Simone Buonomo.

【4】 Direct Comparison of Silicon and Silicon Carbide Power Transistors in High-Frequency Hard-Switched Applications - John S. Glaser, Jeffrey J. Nasadoski, Peter A. Losee, Avinash S. Kashyap, Kevin S. Matocha, Jerome L.

【5】 CoolSiC Mosfet 1200V TTA 2020

來源：富昌電子

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