懂行的人都知道,Si MOSFET需要正栅极电压,建议在12V左右甚至更低,负栅极电压应为地电位。 IGBT 具有不对称栅极驱动电压,这意味着正栅极电压约为 15V,负电压约为 -5V。
SIC MOSFET 基本上可以在 Si MOSFET 或 IGBT 的电压水平下工作,但不能以其最佳参数工作。理想情况下,SiC MOSFET 的栅极电压为 20V,以便以最小 RDSon 导通。
当用 0V 关断 SiC MOSFET 时,必须考虑一种效应,即 Si MOSFET 中已知的米勒效应。当器件用于桥式配置时,这种效应可能会产生问题,尤其是当一个 SiC MOSFET 导通且第二个 SiC MOSFET 的漏极经历浪涌并因寄生效应而意外导通时。这种导通会造成高压与地之间的短路,从而损坏电路。
图1
然而,SiC 器件可以在比前面提到的 20V 更低的栅极电压下工作,但输出特性变化很大,如图 2 所示。可以得出结论,较低的栅极电压会导致较低的整体系统效率。优化 SiC MOSFET 栅极驱动电路以实现低 RDSon 和足够高的栅极电压只是优化损耗工作的一半。开关损耗是可以优化的另一部分,如[2]中所示。
图2
为了驱动 SiC MOSFET,[2]中使用了 STGAPxx MOSFET 驱动器。 STGAPxx MOSFET 驱动器确实有两种不同的风格,如图 2 和图 3 所示。图 3 中的示意图显示了使用双极栅极驱动器电源时如何完成 SiC MOSFET 的栅极驱动。如上所述,该双极栅极驱动电压不是强制性的,但它有助于最小化米勒效应并创建更好的可控开关。因此,图 4 显示了具有有源米勒钳位的原理图。这使得设计人员能够拥有单极栅极驱动器电源。
图3
10Ω 和 1Ω 之间的损耗差异为 250μJ,可以消除。它还指出,开关损耗不对称,这意味着接通损耗与关断损耗不同。另外值得注意的是,如果需要更长的关断时间来获得更好的 EMI 性能,它不会像接通那样严重影响效率,因为斜率较低。
在将 IGBT 与 SiC 进行比较时,还有一点需要指出。 SiC MOSFET 与 IGBT 的主要区别在于器件何时关闭。要完全关断,IGBT 需要完全清除其少数载流子。最后一次传输发生在 IGBT 已经关闭并且集电极和发射极两端的电压处于最大值时,因此它对 IGBT 的开关损耗有巨大贡献。 SiC MOSFET 不存在这种称为尾电流的效应,并且可以以更少的能量损耗完成关断。
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