橋式結構中的柵極-源極間電壓的行為：關(guān)斷時(shí)

具有驅動(dòng)器源極引腳的SiC MOSFET，與不具有驅動(dòng)器源極引腳的SiC MOSFET產(chǎn)品相比，在橋式結構情況下的柵-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。

本文的關(guān)鍵要點(diǎn)

1 具有驅動(dòng)器源極引腳的TO-247-4L和TO-263-7L封裝SiC MOSFET，與不具有驅動(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-源電壓的浪涌對策，需要逐一了解電壓的行為。

具有驅動(dòng)器源極引腳的SiC MOSFET，與不具有驅動(dòng)器源極引腳的SiC MOSFET產(chǎn)品相比，在橋式結構情況下的柵-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導通時(shí)的行為。本文將介紹低邊SiC MOSFET關(guān)斷時(shí)的行為。

橋式結構中的柵極-源極間電壓的行為：關(guān)斷時(shí)

關(guān)于橋式結構中具有驅動(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)有驅動(dòng)器源極引腳的TO-247N封裝產(chǎn)品之間的區別。

下圖為關(guān)斷時(shí)的各開(kāi)關(guān)波形，左側為不帶驅動(dòng)器源極引腳的TO-247N封裝產(chǎn)品，右側為帶驅動(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期間結束后立即發(fā)生。

在橋式結構中低邊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導通之前的死區時(shí)間

T7：HS為導通期間（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)與導通時(shí)的情況一致。當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(xiàn)圓圈）。因此，會(huì )再次流過(guò)dVF_HS/dt導致的電流ICGD，并產(chǎn)生負浪涌。

右圖為關(guān)斷時(shí)開(kāi)關(guān)側（LS）和換流側（HS）的VDS波形。通過(guò)波形可以看出，與導通時(shí)的情況一樣，HS的VDS_HS是在本來(lái)的dVDS_HS/dt（T4期間）結束后的ID變化時(shí)（T5期間）向負端變化，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(xiàn)電感中積蓄的能量引起的電動(dòng)勢，作為柵極和源極之間的正浪涌被觀(guān)測到。而在TO-247N封裝的產(chǎn)品中，這種正浪涌幾乎觀(guān)測不到。

關(guān)于TO-247N封裝產(chǎn)品關(guān)斷動(dòng)作的詳細介紹，請參考Tech Web基礎知識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”或應用指南的“關(guān)斷時(shí)柵極信號的動(dòng)作”。

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

TO-247-4L關(guān)斷時(shí)的VGS波形（有無(wú)對策）

為了抑制這些浪涌，必須了解上一篇文章和本文中介紹過(guò)的柵-源電壓的行為，并緊挨SiC MOSFET連接浪涌抑制電路作為對策。

來(lái)源：ROHM