橋式結(jié)構(gòu)中的柵極-源極間電壓的行為：關(guān)斷時(shí)

作者：時(shí)間：2022-11-23 來(lái)源：ROHM

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具有驅(qū)動(dòng)器源極引腳的SiC MOSFET，與不具有驅(qū)動(dòng)器源極引腳的SiC MOSFET產(chǎn)品相比，在橋式結(jié)構(gòu)情況下的柵-源電壓的行為不同。在上一篇文章中，我們介紹了LS（低邊）SiC MOSFET導(dǎo)通時(shí)的行為。本文將介紹低邊SiC MOSFET關(guān)斷時(shí)的行為。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202211/440725.htm

本文的關(guān)鍵要點(diǎn)

1 具有驅(qū)動(dòng)器源極引腳的TO-247-4L和TO-263-7L封裝SiC MOSFET，與不具有驅(qū)動(dòng)器源極引腳的TO-247N封裝產(chǎn)品相比，SiC MOSFET的柵-源電壓的行為不同。

2 要想正確實(shí)施SiC MOSFET的柵-源電壓的浪涌對(duì)策，需要逐一了解電壓的行為。

橋式結(jié)構(gòu)中的柵極-源極間電壓的行為：關(guān)斷時(shí)

關(guān)于橋式結(jié)構(gòu)中具有驅(qū)動(dòng)器源極引腳的低邊SiC MOSFET關(guān)斷時(shí)的行為，將與上一篇文章一樣，重點(diǎn)介紹與沒(méi)有驅(qū)動(dòng)器源極引腳的TO-247N封裝產(chǎn)品之間的區(qū)別。

下圖為關(guān)斷時(shí)的各開(kāi)關(guān)波形，左側(cè)為不帶驅(qū)動(dòng)器源極引腳的TO-247N封裝產(chǎn)品，右側(cè)為帶驅(qū)動(dòng)器源極引腳的TO-247-4L封裝產(chǎn)品。各橫軸表示時(shí)間，時(shí)間范圍Tk（k=3～7）的定義在波形圖下方有述。右下方的電路圖中給出了TO-247-4L封裝產(chǎn)品在橋式電路中的柵極引腳電流情況。在波形圖和電路圖中，用（IV）～（VII）來(lái)表示每個(gè)時(shí)間范圍中發(fā)生的事件。事件（VII）在T5期間結(jié)束后立即發(fā)生。

在橋式結(jié)構(gòu)中低邊SiC MOSFET關(guān)斷時(shí)的各開(kāi)關(guān)波形

時(shí)間范圍的定義

T3：LS導(dǎo)通期間

T4：LS關(guān)斷、MOSFET電壓變化期間【事件（IV）同時(shí)發(fā)生】

T5：LS關(guān)斷、MOSFET電流變化期間【事件（VI）同時(shí)發(fā)生】

T4～T6：HS導(dǎo)通之前的死區(qū)時(shí)間

T7：HS為導(dǎo)通期間（同步整流期間）

TO-247-4L：LS關(guān)斷時(shí)的柵極引腳電流

在波形圖比較中，TO-247-4L的事件（VI）和（VII）與TO-247N的事件不同。

事件（VI）是ID發(fā)生變化的時(shí)間點(diǎn)，這一點(diǎn)與導(dǎo)通時(shí)的情況一致。當(dāng)HS的ID_HS急劇增加時(shí)，體二極管的VF_HS急劇上升（前面波形圖中的虛線圓圈）。因此，會(huì)再次流過(guò)dVF_HS/dt導(dǎo)致的電流ICGD，并產(chǎn)生負(fù)浪涌。

右圖為關(guān)斷時(shí)開(kāi)關(guān)側(cè)（LS）和換流側(cè)（HS）的VDS波形。通過(guò)波形可以看出，與導(dǎo)通時(shí)的情況一樣，HS的VDS_HS是在本來(lái)的dVDS_HS/dt（T4期間）結(jié)束后的ID變化時(shí)（T5期間）向負(fù)端變化，并產(chǎn)生了dVF_HS/dt。

TO-247-4和TO-247-4L關(guān)斷時(shí)的VDS波形比較

事件（VII）是在T5期間結(jié)束、ID_HS的變化消失時(shí)，dVF_HS/dt消失，要流入柵極引腳的ICGD不再流動(dòng)，ICGD的電流路徑中存在的布線電感中積蓄的能量引起的電動(dòng)勢(shì)，作為柵極和源極之間的正浪涌被觀測(cè)到。而在TO-247N封裝的產(chǎn)品中，這種正浪涌幾乎觀測(cè)不到。

關(guān)于TO-247N封裝產(chǎn)品關(guān)斷動(dòng)作的詳細(xì)介紹，請(qǐng)參考Tech Web基礎(chǔ)知識(shí)SiC功率元器件系列中的文章“低邊開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)的Gate-Source間電壓的動(dòng)作”或應(yīng)用指南的“關(guān)斷時(shí)柵極信號(hào)的動(dòng)作”。

右圖是TO-247-4L封裝產(chǎn)品關(guān)斷時(shí)的VGS波形。該波形圖對(duì)是否采取了浪涌對(duì)策的結(jié)果進(jìn)行了比較。從圖中可以看出，與導(dǎo)通時(shí)一樣，在沒(méi)有采取浪涌對(duì)策（Non-Protected）的情況下，發(fā)生了前述的浪涌。而實(shí)施了浪涌對(duì)策（Protected）后，很好地抑制了VGS浪涌。