【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18Vzuoweimenxianzhi，congerkeyipeizhiweijuyoujiaohaodezailiunenglihuozhejuyouhenhaodeduanlunaiyongxing。duiyuguanduanlaishuo
，tongchangshiyongfudianyaguanduanzuiweibaoxian
，keyiyouxiaodebaozhengkekaoguanduan
，jianshaowuchufadejilv。

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SiC器(qi)件(jian)

，那(na)麼(me)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)米(mi)勒(le)電(dian)容(rong)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)電(dian)容(rong)反(fan)饋(kui)。由(you)米(mi)勒(le)效(xiao)應(ying)帶(dai)來(lai)的(de)電(dian)容(rong)反(fan)饋(kui)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)管(guan)子(zi)的(de)誤(wu)動(dong)作(zuo)
，更(geng)有(you)甚(shen)者(zhe)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)上(shang)下(xia)管(guan)直(zhi)通(tong)，引(yin)起(qi)短(duan)路(lu)現(xian)象(xiang)的(de)發(fa)生(sheng)
，以(yi)至(zhi)損(sun)壞(huai)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)，其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)具(ju)體(ti)機(ji)理(li)可(ke)參(can)考(kao)下(xia)圖(tu)：

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。

youwuchufadaozhishijianfashengdefengxianheyanzhongchengduzhuyaoqujueyutedingdecaozuotiaojianheceshiyingjian。gaomuxiandianya，dianyakuaisushangshengyijigaojiewenshibijiaoguanjiandedian。zhexietiaojianbujinhuiyanzhongdishanglamenjidianya，erqiehuijiangdiyuzhi。yingjianxiangguandezhuyaoyingxiangbaokuo：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

在zai設she計ji驅qu動dong時shi，可ke以yi考kao慮lv采cai用yong帶dai米mi勒le鉗qian位wei的de驅qu動dong產chan品pin，從cong而er可ke以yi有you效xiao鉗qian製zhi門men極ji電dian壓ya，使shi門men極ji電dian壓ya不bu超chao過guo開kai通tong閾yu值zhi電dian壓ya，避bi免mian誤wu觸chu發fa的de風feng險xian。

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

fuchangdianzizaibenwenzhong
，zhuyaozhenduiqudongshejishidejishengdaotongwentizuolexiangjindefenxihetantao。bingcongqijianxuanxingheyingyongcengmianshangfenbiegeilejidianjianyi。zuihoujiuV_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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