柵極驅(qū)動器是確保SiC MOSFET安全運行的關(guān)鍵，設(shè)計柵極驅(qū)動電路的關(guān)鍵點包括柵極電阻、柵極電壓和布線方式等，本章節(jié)帶你了解柵極驅(qū)動電壓的影響以及驅(qū)動電源的要求。

1柵極電壓設(shè)置

柵極電壓對SiC MOSFET開關(guān)特性有很大影響。如第10講《SiC的加工工藝（2）-柵極絕緣層》所述，為了得到低電阻、特性穩(wěn)定的SiC MOSFET，三菱電機基于大量的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，對制造工藝、柵極結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計，生產(chǎn)的工業(yè)SiC模塊可以采用與Si器件相同的柵極電壓（±15V）（除了一件產(chǎn)品）。

1.1 柵極正向電壓影響

柵極正向電壓主要影響SiC MOSFET開通特性、二極管關(guān)斷特性和抗短路能力。

當(dāng)柵極正向電壓增加（例如VGS(+)從13.5V增加到16.5V），開通速度會變快，開通損耗降低（圖1）。但是，另一方面，對管二極管關(guān)斷浪涌電壓增大（圖2），dv/dt（max）增大（圖3）。

圖1：柵極正向電壓對SiC MOSFET開關(guān)損耗影響（FMF600DXZ-24B，Tvj=25℃，VDD=600V，ID=600A）

圖2：柵極正向電壓對關(guān)斷浪涌電壓影響（FMF600DXZ-24B，Tvj=25℃，VDD=600V，ID=600A）

圖3：柵極正向電壓對dv/dt影響（FMF600DXZ-24B，Tvj=25℃，VDD=600V，ID=600A）

柵極正向電壓增大，對應(yīng)的漏源極通態(tài)壓降變小。反之，如果柵極正向電壓低于推薦值，通態(tài)壓降會增加，通態(tài)損耗就會增大。但是，另一方面，柵極正向電壓越大，短路電流值也越大，器件短路耐受時間就會縮短。因此，柵極正向電壓應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用工況及系統(tǒng)可靠性要求來確定。

1.2 柵極負(fù)向電壓影響

當(dāng)柵極負(fù)向電壓增大（例如VGS(-)從-7V增加到-15V），開關(guān)速度會變快，開關(guān)損耗降低（圖4）。但是，另一方面，SiC MOSFET關(guān)斷浪涌電壓和二極管關(guān)斷浪涌電壓增大（圖5），dv/dt（max）增大（圖6）。

圖4：柵極負(fù)向電壓對SiC MOSFET開關(guān)損耗影響（FMF600DXZ-24B，Tvj=25℃，VDD=600V，ID=600A）

圖5：柵極負(fù)向電壓對關(guān)斷浪涌電壓影響（FMF600DXZ-24B，Tvj=25℃，VDD=600V，ID=600A）

圖6：柵極負(fù)向電壓對dv/dt影響（FMF600DXZ-24B，Tvj=25℃，VDD=600V，ID=600A）

2柵極驅(qū)動電源

柵極驅(qū)動電源需要提供足夠的柵極電流和驅(qū)動功率。圖7為柵極電壓和柵極電流示意圖。如果柵極電壓和柵極電阻RG確定，驅(qū)動電路的平均柵極電流由式（1）確定，峰值柵極電流由式（2）確定，所需的平均驅(qū)動功率按式（3）計算。

圖7：柵極電壓和柵極電流示意圖

正文完

<關(guān)于三菱電機>

三菱電機創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2024年3月31日的財年，集團(tuán)營收52579億日元（約合美元348億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機擁有多項專利技術(shù)，并憑借強大的技術(shù)實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有69年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。