SiC MOS产品驱动设计之寄生导通问题分析与设计建议

本文将针对SiC MOS产品在驱动设计时遇到的寄生导通问题做出详细的分析，从元器件以及应用层面给出一些设计建议，并结合阈值电压的漂移问题做出简单的说明。设计者在实际应用时，需要根据产品的本身定位在二者之间做一个平衡。

以下主要探讨关于SiC器件驱动回路设计的要点，而如何选择合适的门极驱动电压也是整个驱动器设计的关键。对于开通来说，通常选择门极15V或18V作为门限值，从而可以配置为具有较好的载流能力或者具有很好的短路耐用性。对于关断来说，通常使用负电压关断最为保险，可以有效的保证可靠关断，减少误触发的机率。

对门极的电容反馈有可能会导致半导体器件产生误导通动作。而如果使用的是SiC器件，那么通常需要考虑米勒电容所带来的电容反馈。由米勒效应带来的电容反馈可能会导致管子的误动作，更有甚者可能导致上下管直通，引起短路现象的发生，以至损坏功率器件，其产生的具体机理可参考下图：

在半桥电路拓扑应用中，当低边开关Q2导通时，高边开关Q1的电压变化dVDS/dt。因此，形成了对上管的寄生电容C_portant;">gd的充电电流iT。该电流通过米勒电梯C_portant;">gd,门极电阻以及电容C_portant;">gs形成回路，并对C_portant;">gd进行充电 (电容C_portant;">gd和C_portant;">gs形成一个对V_portant;">DS进行分压的电容分压器)。当在门极电阻上的电压降超过了上管Q1的阈值开启电压，这时候就发生了所谓的米勒导通或者米勒效应。在此过程中，不断上升的漏极电位通过米勒电容C_portant;">gd上拉Q2的门极电压。然而，门极关断电阻试图抵消且拉低电压。但是如果电阻值不足以降低电压，那么电压可能会超过管子的阈值电压，从而致使误触发的可能性，进而导致故障发生。甚至可能损坏SiC器件。

由误触发导致事件发生的风险和严重程度主要取决于特定的操作条件和测试硬件。高母线电压，电压快速上升以及高结温是比较关键的点。这些条件不仅会严重地上拉门极电压，而且会降低阈值。硬件相关的主要影响包括：MOS管内部寄生电容C_portant;">gd，C_portant;">gs以及门极关断电阻等。

由C_portant;">gd和C_portant;">gs电容所引起的寄生电压会导致门极误开通的可能性，进而增加整个开关损耗，造成器件损坏风险。参考下图：