【经验】全SiC功率模块运用要点之栅极驱动评估事项

2018-12-24 ROHM
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本文将探讨如何充分发挥ROHM推出的全SiC功率模块的优异性能。这次将会讲述栅极驱动的评估事项。“栅极误导通”是全SiC功率模块的栅极驱动需要评估的事项之一。栅极误导通是由高边开关导通时的dV/dt速度快、及低边栅极寄生电容和栅极阻抗引起的。


栅极驱动的评估事项:栅极误导通

首先需要了解的是:接下来要介绍的不是全SiC功率模块特有的评估事项,而是单个SiC-MOSFET的构成中也同样需要探讨的现象。在分立结构的设计中,该信息也非常有用。


“栅极误导通”是指在高边SiC-MOSFET+低边SiC-MOSFET的构成中,SiC-MOSFET切换(开关)时高边SiC-MOSFET的栅极电压产生振铃,低边SiC-MOSFET的栅极电压升高,SiC-MOSFET误动作的现象。通过下面的波形图可以很容易了解这是什么样的现象。



绿色曲线表示高边SiC-MOSFET的栅极电压VgsH,红色曲线表示低边的栅极电压VgsL,蓝色曲线表示Vds。这三个波形都存在振铃或振荡现象,都不容乐观。比如一旦在低边必须关断的时间点误导通的话,将有可能发生在高边-低边间流过直通电流(Flow-through Current)等问题。


这种现象是SiC-MOSFET的特性之一–非常快速的开关引起的。低边栅极电压升高是由切换到高边导通时产生的Vd振铃、和低边SiC-MOSFET的寄生栅极寄生电容引起的。


全SiC功率模块的开关速度与寄生电容

下面通过与现有IGBT功率模块进行比较来了解与栅极电压的振铃和升高有关的全SiC功率模块的开关速度和寄生电容的特征。


开关速度:与IGBT的比较

下图是开关导通时和开关关断时的dV/dt、即开关速度与IGBT模块的比较。SiC模块的开关导通时的dV/dt与IGBT模块几乎相同,依赖于外置的栅极电阻Rg。关断时SiC模块没有像IGBT那样的尾电流,因此显示与导通时同样依赖于外置栅极电阻Rg的dV/dt。



寄生电容:与IGBT的比较

MOSFET(IGBT)存在栅极-漏极(集电极)间的Cgd(Cgc)、栅极-源极(发射极)间的Cgs(Cge)、漏极(集电极)-源极(发射极)间的Cds(Cce)这些寄生电容。其中与低边栅极电压升高相关的是Cgd和Cgs。


下面的左图表示Cgd(Cgc)、Cgs(Cge)与Vds(Vce)之间的关系。未指定是SiC模块的曲线是IGBT的曲线。如各曲线所示,相应寄生电容同等,其特性也相似。右图为Cgd(Cgc)和Cgs(Cge)的比,被称为“栅极寄生电容比”,是对低边栅极电压升高有影响的参数。这里给出了同等程度的寄生电容,以便根据左图的电容值直观地考量。


SiC-MOSFET BSM120


栅极电压升高的机制

前面也提到过,低边SiC-MOSFET的栅极电压升高是由高边SiC-MOSFET开关导通时的dV/dt速度太快引起的,因低边SiC-MOSFET的栅极寄生电容与栅极阻抗而产生栅极电压升高⊿Vgs。SiC-MOSFET的开关导通速度依赖于外置栅极电阻Rg,如上图所示,Rg越小则dV/dt越大。


关于栅极寄生电容,它是本质上存在且无法调整的,因此在存在一定量的栅极寄生电容的前提下,将低边栅极阻抗作为⊿Vgs的因数,来探讨可调整的外置栅极电阻Rg。


该图表示低边栅极电压升高⊿Vgs和高边外置栅极电阻Rg_H及低边外置栅极电阻Rg_L之间的关系。从图中可以看出,高边的Rg_H越小,即dV/dt速度越快,以及低边的外置栅极电阻越大,⊿Vgs越大。


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  • lgg Lv7. 资深专家 2021-01-14
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碳化硅功率器件和模块应用说明

描述- 本资料详细介绍了碳化硅(SiC)功率器件和模块的应用。内容涵盖SiC半导体物理特性、SiC肖特基二极管(SBD)和SiC MOSFET的特性、驱动电路、可靠性测试以及应用电路实例。资料强调了SiC器件在提高效率、降低损耗和实现高频应用方面的优势。

型号- SCS220AZ2,SCT2160NZ,SCT2160NR,SCT2160NW,SCT2160NX,SCT2080NWHR,SCT2160NYHR,BSMHC17P2C005,SCT2080KRHR,SCS220KL2,SCH2160NEHR,SCT2160AEHR,SCT2080NFHR,R6047KNZ4,S6201,SCS220ADHR,SCH2160ARHR,SCH2160NZ,SCH2160NY,BSMHC12P2C005,SCH2160NX,SCH2160NW,SCH2160NR,BSMHC17P3E005,SCH2160NL,SCH2160NF,SCH2160NE,SCT3080KL,P03SCT3030AW7-EVK-001,SCT2160NZHR,SCT2080NXHR,BSMHD12P2E005,SCH2080NRHR,SCS220KL2HR,SCT2160AFHR,SCT2160KEHR,SCT2160NL,SCS220KDHR,SCS220AEHR,SCT2160NE,SCT2160NF,SCS205AL2HR,BSMHD17P2E005,SCS210AGHR,BSMHC17P3C005,SCT2160KF,SCH2080AW,SCH2080AX,BSMHC12P3E005,SCT2160KL,SCH2080AY,SCH2080AZ,BSMHD12P2G005,SCH2160KZ,SCH2160NXHR,SCT2160KE,SCH2160KW,SCS205AEHR,SCT2160KW,SCT2160KX,SCH2080AE,SCH2160KY,SCT2160KY,SCH2080AF,SCH2160KX,SCT2160KZ,SCH2160KR,SCH2080AL,SCT2160KR,SCT2160KFHR,SCH2080AR,SCH2160KL,SCS205AY,SCS205AZ,SCH2160KF,SCT2160AWHR,SCH2160KE,S6401,SCS220KEHR,S4101,SCS205AM,SCS205AP,SCH2080KLHR,SCT2080AZ,SCT2160NLHR,SCT2080AY,SCT2080AX,SCT2080AW,SCT2080AR,BSMTD17P3C005,SCH2160NWHR,SCT2080AL,SCS205ADHR,SCT2080AF,SCT2080AE,BSMHD12P3G005,SCT2080NEHR,SCH2160NFHR,SCH2160KRHR,SCT2160AXHR,S4001,SCS220AGHR,S6301,SCT2080ARHR,BSMTC12P2G005,SCT2160KWHR,SCH2080NR,SCH2160KEHR,SCH2080NW,SCH2080NX,SCH2080NY,SCH2080NZ,BSM600D12P3G001,SCS205KEHR,SCT2080KFHR,BSMHC17P3G005,SCH2080NE,SCH2080NF,BSMTD17P3E005,BSMHC12P2E005,SCH2080NL,SCS205AE2HR,SCH2160NZHR,SCS205AGHR,SCT2080AWHR,SCH2160AFHR,SCH2080ALHR,BSMTC12P2E005,SCS220AP,BSMTD17P2C005,SCS220AM,SCS220AL,SCS220AH,SCS220AJ,SCS220AE,SCS220AD,SCH2160AEHR,SCS220AG,SCT2080NLHR,BSMHC12P3G005,BSMGD2G12D24-EVK001,SCH2160NYHR,SCS205KDHR,SCT2080KWHR,SCH2080KR,SCH2080KW,SCH2080KX,SCH2080KY,SCS205AZ2HR,SCH2080KZ,BSMTC12P3G005,SCT2080AXHR,SCT2160NEHR,SCS220KPHR,SCH2080KE,SCH2080KF,SCH2080KZHR,SCT2160ARHR,SCH2080KL,P02SCT3040KR-EVK-001,BSMTD17P2E005,SCS205KP,BSMTC17P3C005,SCS205KL,SCS205KM,SCS205KG,SCS205KH,SCS205KJ,SCS205KD,SCS205KE,SCS205KGHR,SCS205KZ2,SCT2160NWHR,SCT2080NYHR,SCH2160AXHR,SCT2160KRHR,SCT2080AEHR,SCH2080AZHR,SCS205KE2HR,BSMHD17P3G005,SCH2160KWHR,BSMTC12P3E005,SCS205AYHR,SCT2160NFHR,BSMTD12P2G005,SCH2080KYHR,BSMHC17P2E005,SCT2080NZHR,SCH2160KFHR,SCT2080KEHR,BSMHC12P2G005,BSMHD17P2G005,SCT2160NXHR,SCT2160AL,SCT2080AFHR,SCH2160AWHR,SCS220AL2HR,SCS205AHHR,SCT2160AR,SCH2080AYHR,SCS205AE2,SCT2160AE,SCT2160AF,SCH2080NLHR,BM61S41RFV,SCS205KZ2HR,SCT3040RK,SCT2160AW,SCT2160AX,SCT2160AY,SCS205KY,SCT2160AZ,EVSM1D72J2,SCS205KZ,SCH2080KXHR,SCS220AMHR,BSMTC17P2C005,SCS205KL2HR,SCS205KE2,SCT2080KZHR,SCT2160KLHR,SCS205KZHR,SCH2160AZHR,BSMTD12P3G005,BSMHD17P3C005,SCH2080AXHR,SCH2080KWHR,SCH2160KYHR,S2401,BSMTC12P2C005,SCT2160NRHR,SCH2080KFHR,BSMTC17P3E005,BM61S40RFV,SCS205KHHR,BSMTD17P3G005,SCH2160AYHR,SCH2160NLHR,SCS205AJHR,SCS205KYHR,SCT2080ALHR,BSMHD12P3C005,SCS205AZHR,SCS220KLHR,SCH2080AWHR,BSMTD12P2E005,S2301,S4601,SCH2160KXHR,SCT3160KL,SCH2080KEHR,SCH2080AFHR,SCS220AE2,BSM120D12P2C005,SCH2080NZHR,SCS220KZ2,BSMHC17P2G005,SCS220KE2HR,SCT2080KXHR,SCT3040KR,SCS205AMHR,S2601,SCS220KMHR,SCS220KZ2HR,SCH2160ALHR,SCT2080AYHR,SCS220AY,SCT2080NW,SCS220AZ,SCT2080NZ,SCT2080NY,SCT2080NX,SCS205AL2,SCS220APHR,P03SCT3040KW7-EVK-001,BSMTC17P2E005,BSMTD17P2G005,SCH2080AEHR,BSMTC12P3C005,SCT3040KL,SCS220AZ2HR,BSMTD12P3E005,P01SCT2080KE-EVK-001,SCS205KJHR,SCH2080NYHR,SCT2080KYHR,SCS205ALHR,BSMHD17P3E005,SCT2080AZHR,SCH2160KZHR,S2501,BSMTD12P2C005,SCS220KE2,SCS220AYHR,SCT2160AZHR,BSM300D12P12E001,BSMTC17P3G005,BSMGD3C12D24-EVK001,SCT2080KZ,SCT2080KY,SCS205AZ2,SCT2080KR,SCT2080KX,SCT2080KW,BSMGD3G12D24-EVK001,SCH2080NXHR,BSMHD12P2C005,SCT2080KL,SCT2190NY,SCT2080KF,BSMHD12P3E005,SCT2080KE,SCS220AE2HR,SCT2160AYHR,SCS220KGHR,SCT2160KXHR,SCS220AHHR,S4301,S2001,SCS205AJ,BSMHD17P2C005,SCS205AL,SCT2080NL,SCS205AE,SCT2080NR,SCH2080KRHR,SCS205AG,SCS205AH,SCS220AJHR,SCT2080NF,SCT2080NE,SCS205AD,SCH2160KLHR,SCS205KL2,SCS220KYHR,SCS205KLHR,SCS220AZHR,SCH2080NWHR,SCS205KMHR,SCH2080NFHR,S4201,SCT2160KYHR,S6501,SCS220KHHR,BSMTC17P2G005,SCS220KZ,SCS220KY,SCS220KZHR,SCS220KP,SCS220KJ,BSMTD12P3C005,SCS220KM,SCS220KL,SCS220KG,SCS220KH,BSMGD2G17D24-EVK001,SCS220KE,SCS220KD,SCT2080KLHR,SCS205KPHR,SCH2080NEHR,SCT2160KZHR,S2201,SCH2080ARHR,S4501,SCS220ALHR,BSMHC12P3C005,SCH2160AY,SCH2160AX,SCS220AL2,SCH2160AZ,SCT2080NRHR,SCH2160AW,SCH2160AR,SCH2160AL,SCH2160NRHR,SCH2160AE,SCS205APHR,SCH2160AF,SCT3022KL,BM61M41RFV,SCT2160ALHR,S2101,SCS220KJHR,S4401

2020.11  - ROHM  - 应用笔记或设计指南  - Rev.003 代理服务 技术支持 采购服务 查看更多版本

ROHM(罗姆)SIC碳化硅功率元器件介绍

描述- 在功率元器件领域,碳化硅作为新一代材料备受瞩目。与以往的硅(Si)材料元器件相比,碳化硅(SiC)材料功率元器件可以实现低导通电阻、高速开关、高温作业。碳化硅元器件活跃于各种领域, 包括电源、汽车、铁路、工业设备、家用消费类电子设备等。

2013年10月1日  - ROHM  - 商品及供应商介绍  - vol.3 代理服务 技术支持 采购服务

MB60DU12FJ 1200V SiC电源模块双二极管包

描述- 本资料介绍了MB60DU12FJ这款1200V碳化硅功率模块。该模块采用SiC肖特基二极管,具有零反向恢复、零正向恢复、温度独立开关行为等特点。它适用于焊接设备、不间断电源(UPS)、高频电源、感应加热和高速整流器等领域。

型号- MB60DU12FJ

2024/3/18  - 扬杰科技  - 数据手册 代理服务 技术支持 采购服务
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品类:SiC Power Module

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品类:Transistor

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品类:Anti-surge chip resistors

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品类:电阻

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品类:Transistor

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品类:transistor

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品类:Low-side switch

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品类:Transistor

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品类:电阻

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品类:EEPROM

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高压输入/输出电源模块定制

可定制高压电源模块的输入电压100VDC-2000VDC、功率范围5W-500W/4W-60W; 高压输出电源模块的输出电压100VDC-2000VDC。功率范围:4W-60W。

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WIFI射频及通信协议测试

可根据用户的wifi模块,使用无线连接测试仪MT8862A,测试IEEE802.11a/b/g/n/ac (2.4Ghz和5Ghz)设备的TX、RX射频特征,输出测试报告。支持到场/视频直播测试,资深专家全程指导。

实验室地址: 深圳 提交需求>

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