SiC MOSFET's Drive

前面我們說到，作為新一代的半導體材料，SiC具有由於傳統Si基材料的一系列優勢，特別是在高頻高溫等方面。由於拖尾電流和關斷較緩的緣故，IGBT的頻率無法做到很高，就算加上軟開關技術也無法大幅度提升，此時SiC MOSFET的出現，使得開關頻率上有著較大的突破，展現出了完美的開關性能。而了解和優化其驅動電路(當然，這也包含一系列保護電路)是充分展現其完美性能的關鍵！

為了優化SiC MOSFET的驅動電路，我們需要緊密結合其相應的差異化特性，下面我們就來看看SiC MOSFET有哪些需要注意的特性：

①跨導gm (gm=ΔID/ΔVGS)

下圖是某規格SiC MOSFET的I-V曲線，其實藍色曲線是Si基MOSFET的輸出曲線中的一根。

可見，傳統的Si MOSFET在起線性區有著很大的斜率，而在飽和區時卻很平坦，意味著當VGS＞Vth的時候都會經歷一個很高的增益，也就是很大的跨到gm；而SiC MOSFET的I-V曲線我們看出，線性區和飽和區並沒有明顯的過渡，使得SiC MOSFET看起來更像一個可變的電阻，gmz較低。

ID=gm*(VGS-Vth)

VGS的較小變化不會引起很大的電流變化，所以SiC MOSFET被認為是低跨導器件。

為了補償較低的增益，使電流ID發生較大的變化，同時降低導通電阻RDS，我們一般使用更高的柵極電壓VGS。所以，我們常見的SiC MOSFET採用的驅動電壓都是18~20V，較低的驅動電壓會導致較大的損耗，工作狀態不佳，容易造成熱失效，這個和IGBT類似。

②導通電阻RDS(固定電壓下，SiC單位面積的導通電阻比Si低)

對於SiC MOSFET的導通電阻構成見上圖，之前我們也有聊過。最主要的是溝道電阻Rch、JFET電阻RJFET和漂移層電阻Rdrift。Rch具有負溫度係數(NTC)，在VGS較低時佔主導地位；RJFET和Rdrift具有正溫度係數(PTC)，在VGS較高時佔主導地位。而Si基MOSFET在VGS大於Vth時一直表現為正溫度係數。而正溫度係數是利於並聯的，所以如果在需要並聯的應用場合中，特別要注意驅動電壓VGS，要選得足夠大，否則會呈現負溫度係數，結果將會是你不願意看到的。當然，上面聊跨導時已經告訴我們SiC MOSFET需要更大的驅動電壓了。

③柵極驅動電阻Rg，Qg，Vth

選擇合適的Rg對於Si基還是SiC來說都是至關重要的，太大了會減緩開關速度增加開關損耗，太小了又容易因為過高的開關速度引入較大的電壓變化率dv/dt和電流變化率di/dt，從而引發振蕩以及串擾(如密勒效應導致的誤導通等)。所以，在滿足器件安全可靠的工作前提下，儘可能小的選擇驅動電阻Rg。

上圖是某SiC MOSFET的Qg曲線，相對於Si MOSFET來說，SiC的米勒平臺出現時的VGS較大；同時在VGS=0V時，Qg並不為0nC，必須將VGS拉低至負壓(這種情況下為-5V)，使SiC MOSFET的柵極完全放電。幾乎所有的SiC MOSFET驅動電壓的負壓都不高於-5V(-8V和-10V比較常見)。

同時，必須負壓還有一個很重要的因素--Vth。SiC MOSFET的閾值電壓Vth,其對溫度的依賴性很高，隨著溫度的升高而下降，Vth很容易就變得很小，如果僅用0V來關斷，很容易受到幹擾而誤導通。

★上述是SiC MOSFET較為特別的幾個地方，驅動電路的設計有下面幾點建議：

①一般情況下，-5V＜VGS＜20V的範圍能夠發揮SiC MOSFET的性能，那麼提供驅動電壓的電源最好能夠滿足VDD=25V,VEE=-10V，能夠覆蓋較廣泛的型號；

②VGS必須有較快的上升沿和下降沿；

③需要有最小正負電壓的欠壓鎖定(現在的驅動晶片功能份足選擇性也多)；

④和Si基器件一樣，需要有各種保護電路，過電流、短路、鉗位等保護功能；

⑤對於整個迴路的布線儘可能地減小雜散電感，由於較快的開關速度，相對於Si基的要求更高，要求雜散電感儘可能小。

⑥更多的注意事項--具體問題具體分析，結合實際應用多考量.