低边SiC MOSFET关断时的行为

通过驱动器源极引脚改善开关损耗

本文的关键要点

・具有驱动器源极引脚的TO-247-4L和TO-263-7L封装SiC MOSFET，与不具有驱动器源极引脚的TO-247N封装产品相比，SiC MOSFET的栅-源电压的行为不同。

・要想正确实施SiC MOSFET的栅-源电压的浪涌对策，需要逐一了解电压的行为。

具有驱动器源极引脚的SiC MOSFET，与不具有驱动器源极引脚的SiC MOSFET产品相比，在桥式结构情况下的栅-源电压的行为不同。在上一篇文章中，我们介绍了LS（低边）SiC MOSFET导通时的行为。本文将介绍低边SiC MOSFET关断时的行为。

桥式结构中的栅极-源极间电压的行为：关断时

关于桥式结构中具有驱动器源极引脚的低边SiC MOSFET关断时的行为，将与上一篇文章一样，重点介绍与没有驱动器源极引脚的TO-247N封装产品之间的区别。

下图为关断时的各开关波形，左侧为不带驱动器源极引脚的TO-247N封装产品，右侧为带驱动器源极引脚的TO-247-4L封装产品。各横轴表示时间，时间范围Tk（k=3～7）的定义在波形图下方有述。右下方的电路图中给出了TO-247-4L封装产品在桥式电路中的栅极引脚电流情况。在波形图和电路图中，用（IV）～（VII）来表示每个时间范围中发生的事件。事件（VII）在T5期间结束后立即发生。

TO-247N封装产品，没有驱动器源极引脚

TO-247-4L封装产品，有驱动器源极引脚

在桥式结构中低边SiC MOSFET关断时的各开关波形

＜时间范围Tk的定义＞

• T3：LS导通期间
• T4：LS关断、MOSFET电压变化期间【事件（IV）同时发生】
• T5：LS关断、MOSFET电流变化期间【事件（VI）同时发生】
• T4～T6：HS导通之前的死区时间
• T7：HS为导通期间（同步整流期间）

TO-247-4L：LS关断时的栅极引脚电流

在波形图比较中，TO-247-4L的事件（VI）和（VII）与TO-247N的事件不同。

事件（VI）是I_D发生变化的时间点，这一点与导通时的情况一致。当HS的I_{D_HS}急剧增加时，体二极管的V_{F_HS}急剧上升（前面波形图中的虚线圆圈）。因此，会再次流过dV_{F_HS}/dt导致的电流I_CGD，并产生负浪涌。

右图为关断时开关侧（LS）和换流侧（HS）的V_DS波形。通过波形可以看出，与导通时的情况一样，HS的V_{DS_HS}是在本来的dV_{DS_HS}/dt（T4期间）结束后的I_D变化时（T5期间）向负端变化，并产生了dV_{F_HS}/dt。

TO-247-4和TO-247-4L关断时的V_DS波形比较

事件（VII）是在T5期间结束、I_{D_HS}的变化消失时，dV_{F_HS}/dt消失，要流入栅极引脚的I_CGD不再流动，I_CGD的电流路径中存在的布线电感中积蓄的能量引起的电动势，作为栅极和源极之间的正浪涌被观测到。而在TO-247N封装的产品中，这种正浪涌几乎观测不到。

关于TO-247N封装产品关断动作的详细介绍，请参考Tech Web基础知识SiC功率元器件系列中的文章“低边开关关断时的Gate-Source间电压的动作”或应用指南的“关断时栅极信号的动作”

下面是TO-247-4L封装产品关断时的V_GS波形。该波形图对是否采取了浪涌对策的结果进行了比较。从图中可以看出，与导通时一样，在没有采取浪涌对策（Non-Protected）的情况下，发生了前述的浪涌。而实施了浪涌对策（Protected）后，很好地抑制了V_GS浪涌。

为了抑制这些浪涌，必须了解上一篇文章和本文中介绍过的栅-源电压的行为，并紧挨SiC MOSFET连接浪涌抑制电路作为对策。

TO-247-4L关断时的V_GS波形（有无对策）

如果希望了解更详细的信息，请参考应用指南中的“栅极-源极电压的浪涌抑制方法”或R课堂基础知识SiC功率元器件“SiC MOSFET：栅极-源极电压的浪涌抑制方法”（连载中）。

　　审核编辑：汤梓红