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

1柵極電壓設置

柵極電壓對SiC MOSFET開關特性有很大影響。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、特性穩定的SiC MOSFET，三菱電機基于大量的經驗和數據，對制造工藝、柵極結構進行最優化設計，生產的工業SiC模塊可以采用與Si器件相同的柵極電壓（±15V）（除了一件產品）。

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、二極管關斷特性和抗短路能力。

當柵極正向電壓增加（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開關損耗影響（FMF600DXZ-24B，Tvj=25℃，VDD=600V，ID=600A）

圖2：柵極正向電壓對關斷浪涌電壓影響（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，對應的漏源極通態壓降變小。反之，如果柵極正向電壓低于推薦值，通態壓降會增加，通態損耗就會增大。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，柵極正向電壓應根據具體應用工況及系統可靠性要求來確定。

1.2 柵極負向電壓影響

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

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

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

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

2柵極驅動電源

柵極驅動電源需要提供足夠的柵極電流和驅動功率。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

<關于三菱電機>

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