MOSFET的三重防护（1）

来源：御用小威的后花园

MOSFET的Drain（漏极）、Source（源极）、G（栅极）三个引脚，其两两之间都可以用TVS来做过压保护。

         

VGS的保护（TVS1）

MOSFET的规格书中对于VGS都会有限定的电压范围。在实际应用中，VGS可能会由于ESD或者瞬态浪涌等影响而超过限定值，即使时间很短也有可能会导致栅极氧化层的损坏，从而导致MOSFET失效。

上述MOSFET规格书的例子中，VGS稳态电压的范围是±20V，VGS瞬态电压的范围是±30V。通常VGS的驱动电压范围是12V~15V。

所以根据以上条件，TVS的VR电压15V~18V是比较常见的选择。

VR=15V~18V大于VGS驱动电压，保证TVS在正常驱动时候不导通，不额外增加驱动的负担。

Vc=24.4V~29.2V小于Vgs的最高耐压，保证有瞬态过压发生时，TVS的钳位电压足够低，可以有效地保护MOSFET的栅极。

如果VGS没有负压驱动，可以选择单向TVS，这样负向钳位相当于二极管正向导通的Vf=0.3~0.7V，会比双向TVS的负向钳位效果要更好。如下图：

如果VGS有负压驱动，则需要选择双向TVS。如下图：

但这样会有一个潜在的问题，VGS负向驱动电压才-5V比正向的+15V小很多，但钳位电压却会因为TVS双向对称的关系，和正向一样高。对于Si MOSFET和IGBT来说这不是什么大问题。因为他们VGS的正向和负向耐压是一样的，所以即使负向钳位电压稍微高一些，也不会有损坏的风险。

但对于SiC MOSFET来说，这个潜在的风险是不可以忽视的。SiC MOSFET的栅极氧化层更薄，更容易在生长从产生不平整等缺陷。如下图：

所以SiC MOSFET的负向电压不能像Si MOSFET一样做得那么深，通常为-5V~-8V左右。

所以传统的双向TVS就无法很有效地保护SiC MOSFET的栅极。此时，选择一颗非对称的TVS可以很有效地来解决这个问题。比如Littelfuse TVS-Diode-SMFA-Asymmetric-Datasheet.pdf

正向VR=15V~20V，VC=18.57V~26.40V@Ipp=2A

负向VR=5.5V，VC=7.85V@Ipp=2A

不论正向还是负向都可以满足SiC MOSFET的栅极保护需求。

另外，还有一款车规级的非对称TVSLittelfuse-TVS-TPSMB-Asymmetric-Datasheet.pdf规格参数基本一致，峰值功率为600W，并且满足AEC-Q101认证，非常适用目前新能源汽车中越来越多SiC MOSFET的使用场景。

OK，这篇就先写到这，还有两重保护下次再聊，未完待续......