【经验】ROHM解析SiC MOSFET栅极-源极电压产生的浪涌

2021-06-11 ROHM
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MOSFET和IGBT等功率半导体作为开关元件已被广泛应用于各种电源应用和电力线路中。其中,SiC MOSFET在近年来的应用速度与日俱增,它的工作速度非常快,以至于开关时的电压和电流的变化已经无法忽略SiC MOSFET本身的封装电感和外围电路的布线电感的影响。特别是栅极-源极间电压,当SiC MOSFET本身的电压和电流发生变化时,可能会发生意想不到的正浪涌或负浪涌,需要对此采取对策。本文中ROHM将具体解析SiC MOSFET栅极-源极电压产生的浪涌。


什么是栅极-源极电压产生的浪涌?


上图是在桥式结构中使用SiC MOSFET时最简单的同步升压(Boost)电路。在该电路中,高边(以下称“HS”)SiC MOSFET与低边(以下称“LS”)SiC MOSFET的开关同步进行开关。当LS导通时,HS关断,而当LS关断时,HS导通,这样交替导通和关断。由于这种开关工作,受开关侧LS电压和电流变化的影响,不仅在开关侧的LS产生浪涌,还会在同步侧的HS产生浪涌。


下面的波形图表示该电路中LS导通时和关断时的漏极-源极电压(VDS)和漏极电流(ID)的波形,以及栅极-源极电压(VGS)的动作。横轴表示时间,时间范围Tk(k=1~8)的定义如下:

T1: LS导通、SiC MOSFET电流变化期间
T2: LS导通、SiC MOSFET电压变化期间
T3: LS导通期间
T4: LS关断、SiC MOSFET电压变化期间
T5: LS关断、SiC MOSFET电流变化期间
T4~T6: HS导通之前的死区时间
T7: HS导通期间(同步整流期间)
T8: HS关断、LS导通之前的死区时间


在栅极-源极电压VGS中,发生箭头所指的事件(I)~(IV)。每条虚线是没有浪涌的原始波形。这些事件是由以下因素引起的:

事件(I)、(VI) → 漏极电流的变化(dID/dt)

事件(II)、(IV) →漏极-源极电压的变化(dVDS/dt)
事件(III)、(V) →漏极-源极电压的变化结束

在这里探讨的“栅极-源极电压产生的浪涌”就是指在这些事件中尤其影响工作的LS导通时HS发生的事件(II)以及 LS关断时HS发生的事件(IV)。


关键要点

近年来,SiC MOSFET被越来越多地用于电源和电力线路中的开关应用,SiC MOSFET工作速度非常快,快到已经无法忽略由于SiC MOSFET其自身封装电感和外围电路布线电感带来的影响。因此,特别是SiC MOSFET,可能会在栅极-源极间电压中产生意外的浪涌,需要对此采取对策。

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  • 一闪一闪亮眼睛 Lv7. 资深专家 2021-07-22
  • 用户56731903 Lv9. 科学家 2021-06-16
    学习一下!!!
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产品    发布时间 : 2024-05-21

罗姆参展PCIM Europe 2024:展示高效的EcoGaN™ 和SiC电源解决方案

在2024年于德国纽伦堡举行的欧洲电力电子展这场业界年度盛会期间(2024年6月11日至13日),ROHM展示功率半导体新解决方案,尤其是宽带隙器件。ROHM丰富的SiC、Si和GaN系列产品组合旨在满足各个应用领域的需求,尤其是电动汽车领域和电源应用领域。

原厂动态    发布时间 : 2024-06-14

SMC 1700V SiC MOSFET用于中功率新能源,两级拓扑更简单,效率、功率密度、可靠性提升

高电压SiC MOSFET在低功率辅助电源的应用带来了诸多收益。2015年,SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造,并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件,可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。目前,SMC在650V-1700V SiC MOSFET的研发与生产上均有所规划,并将于2024年下半年实现大批量量产。

应用方案    发布时间 : 2024-06-05

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品牌:ROHM

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品牌:CREE

品类:晶体管

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品类:Six Channel SiC MOSFET Driver

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品牌:CREE

品类:晶体管

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品类:Transistor

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品类:Transistor

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品类:transistor

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品类:Transistor

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高热流密度液冷板定制

定制液冷板尺寸5mm*5mm~3m*1.8m,厚度2mm-100mm,单相液冷板散热能力最高300W/cm²。

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功率MOSFET管检测:动静态参数/热特性/高低温性能/可靠性等参数测试

可根据用户的MOSFET管进行参数检测出具报告,静态参数最大电压:7500V、检测最大电流6000A;动态参数最大电压:3300V、检测最大电流:4500A。该测试标准满足GB、IEC及行业标准等,具备可靠性评估及老化实验能力。

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