【導讀】無論是MOSFET還是IGBT，doushishoumenjikongzhideqijian。zaixiangtongdianliudetiaojianxia，yibanmenjidianyayongdeyuegao，daotongsunhaoyuexiao。yinweimenjidianyayuegaoyiweizhegoudaofanxingcengqiangduyueqiang，youmenjidianyaerchanshengdegoudaozukangyuexiao，liuguoxiangtongdianliudeyajiangjiuyuedi。buguoqijiandaotongsunhaochuleshouzhegemenjigoudaoyingxiangwai，haihexinpiandehouduyouhendadeguanxi，yibanyuebodedaotongsunhaoyuexiao，suoyitongdengxinpianmianjixiakuanjindaideqijiandaotongsunhaoyaoxiaodeduo。erxiangtongcailiaoxianaiyayuegaodeqijianjiuhuiyuehou，daotongsunhaojiuhuibianda。zhezhongyouxinpianhouduyinqidedaotongsunhaobushoumenjidianyayingxiang
，suoyiqijiannaiyayuegao
，menjidianyajishijinyibuzengdaduidaotongsunhaogongxianshiyouxiande。

引言

對(dui)於(yu)半(ban)導(dao)體(ti)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)來(lai)說(shuo)，門(men)極(ji)電(dian)壓(ya)的(de)取(qu)值(zhi)對(dui)器(qi)件(jian)特(te)性(xing)影(ying)響(xiang)很(hen)大(da)。以(yi)前(qian)曾(zeng)經(jing)聊(liao)過(guo)門(men)極(ji)負(fu)壓(ya)對(dui)器(qi)件(jian)開(kai)關(guan)特(te)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)
，而(er)今(jin)天(tian)我(wo)們(men)來(lai)一(yi)起(qi)看(kan)看(kan)門(men)極(ji)正(zheng)電(dian)壓(ya)對(dui)器(qi)件(jian)的(de)影(ying)響(xiang)。文(wen)章(zhang)將(jiang)會(hui)從(cong)導(dao)通(tong)損(sun)耗(hao)
，開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)和(he)短(duan)路(lu)性(xing)能(neng)來(lai)分(fen)別(bie)討(tao)論(lun)。

對導通損耗的影響

無論是MOSFET還是IGBT
，doushishoumenjikongzhideqijian。zaixiangtongdianliudetiaojianxia，yibanmenjidianyayongdeyuegao
，daotongsunhaoyuexiao。yinweimenjidianyayuegaoyiweizhegoudaofanxingcengqiangduyueqiang
，youmenjidianyaerchanshengdegoudaozukangyuexiao
，liuguoxiangtongdianliudeyajiangjiuyuedi。buguoqijiandaotongsunhaochuleshouzhegemenjigoudaoyingxiangwai，haihexinpiandehouduyouhendadeguanxi，yibanyuebodedaotongsunhaoyuexiao，suoyitongdengxinpianmianjixiakuanjindaideqijiandaotongsunhaoyaoxiaodeduo。erxiangtongcailiaoxianaiyayuegaodeqijianjiuhuiyuehou，daotongsunhaojiuhuibianda。zhezhongyouxinpianhouduyinqidedaotongsunhaobushoumenjidianyayingxiang，suoyiqijiannaiyayuegao
，menjidianyajishijinyibuzengdaduidaotongsunhaogongxianshiyouxiande。

我們從器件的規格書中很容易得到這個結論，如圖1的a、b分別是一個IGBT器件IKW40N120CS7的輸出特性曲線。在相同的IC電流下
，門極電壓越高，對應的輸出線越陡，VCE飽和壓降越小。但是門極電壓大於15V後，即使門極電壓再升高
，VCE飽和壓降變小得不多了。所以IGBT選用15V驅動是一個不錯的選擇。

對開關損耗的影響

另ling外wai

，門men極ji的de正zheng壓ya對dui降jiang低di開kai關guan損sun耗hao也ye是shi有you幫bang助zhu的de。因yin為wei開kai通tong的de過guo程cheng相xiang當dang於yu一yi個ge對dui門men極ji電dian容rong充chong電dian的de過guo程cheng，初chu始shi電dian壓ya越yue大da，充chong電dian越yue快kuai，一yi般ban來lai說shuo開kai通tong損sun耗hao越yue小xiao。而er關guan斷duan損sun耗hao則ze受shou門men極ji負fu壓ya影ying響xiang
，幾ji乎hu不bu受shou門men極ji正zheng電dian壓ya影ying響xiang。我wo們men利li用yong了le雙shuang脈mai衝chong平ping台tai進jin行xing開kai關guan波bo形xing的de測ce試shi。圖tu4是SiC MOSFET的開關損耗在不同門極電壓和不同IC電流下的表現。圖5是IGBT的開通損耗。而由於SiC MOSFET的開關損耗絕對值比IGBT要小得多
，所以從開關損耗降低的比例來看
，SiC MOSFET效果更明顯。

對短路時間的影響

凡事有得有失，雖然門極電壓高對導通損耗和開通損耗都好，但是會犧牲短路性能。下式為MOSFET短路電流的理論公式，IGBT短路行為與MOSFET類似。式中μn為電子的遷移速率，Cox為單位麵積柵氧化層電容
，W/L為氧化層寬長比，Vgs為驅動正電壓，Vth為門極閾值電壓。從式中可以看出
，門極正電壓越大
，電流會明顯上升。

比如IGBT在門極電壓15V下有10μs的短路能力，但在門極16V時
，短路能力會下降到7μs不到，如圖6。對SiC MOSFET而言，相同電流的芯片麵積小得多，且可能工作在更高的母線電壓導致短路瞬態能量更大，如果門極電壓超過15V

，甚至會失去短路耐受能力。

結論

無論對IGBT還是SiC MOSFET來說，使用的門極正電壓越高，導通損耗和開通損耗都會降低
，對整體開關效率有利。但是會影響器件的短路耐受能力。如果在使用SiC MOSFET時不需要短路能力的話，建議適當提高門極的正電壓。

SiC MOSFET的導通損耗表現相類似，如圖2所示為IMW120R030M1H的輸出特性。相比於圖1的橫坐標，圖2的電壓跨度更大，也就是說SiC MOSFET適合門極電壓更高（比如18V）
，導通損耗更小，獲益更大。但是考慮門極氧化層的可靠性，使用電壓一般不會超過20V，英飛淩1200V的SiC MOSFET建議使用電壓為18V。

綜合以上兩者特性來說

，1200V的IGBT一般在15V以後，變化不明顯，而1200V的SiC MOSFET則變化大，如圖3。這主要是因為對於1200V等級的SiC MOSFET來說，溝道電阻所占比重較大，而減小溝道電阻的有效手段就是提高門極電壓。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息

，版權歸原作者所有。本文所用視頻
、圖片
、文字如涉及作品版權問題

，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

探索麵向Wi-Fi 6GHz領域的自動頻率協調（AFC）技術

連載一：車載以太網時間敏感性網絡應用場景和實現難點

通過10BASE-T1L連接實現無縫現場以太網

意法半導體公布2023年第四季度和全年財報

在低壓大電流應用中

，電壓調節器的性能該如何改進？