怎么處理柵極誤導通的方法介紹

柵極誤導通”的抑制方法

柵極誤導通的對策方法有三種。

①是通過將Vgs降至負電壓（而非0V），使Vgs即使上升也不會達到閾值的增加余量方法。這種方法需要負的柵極驅動電壓，所以柵極驅動器的電源要使用+18V/-3V這樣的不對稱的兩個電源。在這種情況下，需要將負電壓設置為不超過Vgs的最大額定值。

②是在柵極-源極間增加外置電容器，降低阻抗，抑制柵極電位升高的方法。這里需要注意的是CGS也會造成損耗，因而需要適當的電容。

③是在柵極-源極間增加米勒鉗位用MOSFET的方法。通過在SiC-MOSFET關斷時導通該MOSFET，強制使Vgs接近0V，從而避免柵極電位升高。

評估電路中的確認

使用評估電路來確認柵極電壓升高的抑制效果。下面是柵極驅動電路示例，柵極驅動L為負電壓驅動。CN1和CN4的+18V、CN3和CN6的-3V為驅動器的電源。電路中增加了CGS和米勒鉗位MOSFET，使包括柵極電阻在內均可調整。將該柵極驅動器與全SiC功率模塊的柵極和源極連接，來確認柵極電壓的升高情況。

下面確認增加了②的外置CGS時的效果。首先來看沒有外置CGS時的數據。如前一篇文章所述，低邊的柵極電阻Rg越小Vgs越高。

接下來請看增加了2.2nF外置CGS后的數據。如2.2nF的曲線所示，柵極電壓的上升程度得到了抑制。

再看將CGS增加到5.6nF時的數據。雖然電容增加，但抑制效果卻不明顯。

從圖中可以看出，結論是增加CGS可以有效抑制Vgs的上升程度，但并非單純地提高電容器的電容其抑制效果就更好。如前所述，CGS也是造成損耗的因素，所以電容器需要選擇適當的電容值。

最后是實際的波形。綠色和藍色是對策前的波形，紅色和橙色是對策后的波形。條件如表所示，對策后增加了米勒鉗位MOSFET，Rg從3.9Ω降至2.2Ω，并增加了5.6nF的CGS。

Id和Vd在對策后振鈴均變小。關于Vgs，在Vgs（L）時觀察到峰值升高5.9V，對策后被抑制到1.1V。在Vgs（H）時峰值為7.7V的振鈴在對策后降至3.5V，可見收斂速度很快。

綜上所述，通過優化全SiC功率模塊的柵極驅動，可實現更低損耗的清潔運行。

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