SiC MOSFET的跨導(dǎo)gm影響分析
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SiC MOSFET和Si的器件相比有很多區(qū)別,其中跨導(dǎo)gm差異是一個重要的差異,通常來說SiC MOSFET的跨導(dǎo)相對傳統(tǒng)Si MOSFET或者Si IGBT來說更小,根據(jù)跨導(dǎo)的定義,如下所示,
這個gm和Vds也有一定關(guān)系,它代表MOSFET轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率,即VGS電壓對漏極電流控制的能力,可以認為是表征MOSFET增益的一個參數(shù)。除了通過器件制造工藝來提升SiC MOSFET 還可以通過驅(qū)動電壓的適當設(shè)計提高gm.
傳統(tǒng)Si MOSFET的較大,它可以方便的采用低的門級電壓來達到器件飽和,通過低的門級電壓獲得較優(yōu)化的Rdson是比較容易的。
而SiC MOSFET的較小,那么就需要用高的VGS電壓來迅速的將它從OFF狀態(tài)轉(zhuǎn)換到線性狀態(tài),最終到飽和狀態(tài),這個快速的轉(zhuǎn)換有助于降低開通轉(zhuǎn)換過程中的損耗。
SiC MOSFET這樣的特性導(dǎo)致,在過載情況下容易產(chǎn)生退飽和的現(xiàn)象,而根據(jù)SiC MOSFET本身的特性,它的門級電荷較小,所以結(jié)合較高的驅(qū)動電壓VGS,也可以實現(xiàn)快速的導(dǎo)通轉(zhuǎn)換時間,以此降低器件的非飽和時間的停留。
在硬開關(guān)拓撲中,開關(guān)頻率如果很高的話,由于漏極節(jié)點很高的dv/dt很容易產(chǎn)生漏極Vds高頻噪聲,以半橋開關(guān)為例,如圖1所示,當上管開通時,下管處于關(guān)斷瞬間,漏極電壓VDS通過寄生米勒電容Cgd很容易傳導(dǎo)到門級一個電壓,這個電壓可能會導(dǎo)致下管超過VGS,th而誤開通,如果關(guān)斷采用負電壓的話,可以保持在關(guān)斷中產(chǎn)生較大的負電壓方向轉(zhuǎn)換率,那么這會產(chǎn)生快速關(guān)機時間的效果,減小關(guān)機時間及關(guān)斷損耗的同時,提高門級對噪聲的敏感度。
圖1 米勒效應(yīng)及關(guān)機電路





