? ? ? ? 基本半導(dǎo)體開設(shè)“SiCer小課堂”專欄，定期為攻城獅盆友們分享碳化硅技術(shù)與知識(shí)，今天我們來聊聊硅IGBT與碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)。

硅IGBT與碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)兩者電氣參數(shù)特性差別較大，碳化硅MOSFET對(duì)于驅(qū)動(dòng)的要求也不同于傳統(tǒng)硅器件，主要體現(xiàn)在GS開通電壓、GS關(guān)斷電壓、短路保護(hù)、信號(hào)延遲和抗干擾幾個(gè)方面，具體如下：

01 開通關(guān)斷

? ? ? ?對(duì)于全控型開關(guān)器件來說，配置合適的開通關(guān)斷電壓對(duì)于器件的安全可靠具有重要意義：

1）硅IGBT：各廠家硅IGBT對(duì)開通關(guān)斷電壓要求一致：

• 要求開通電壓典型值15V；

• 要求關(guān)斷電壓值范圍-5V~-15V，客戶根據(jù)需求選擇合適值，常用值有-8V、-10V、-15V；

• 優(yōu)先穩(wěn)定正電壓，保證開通穩(wěn)定。

2）碳化硅MOSFET：不同廠家碳化硅MOSFET對(duì)開關(guān)電壓要求不盡相同：

• 要求開通電壓較高22V~15V；

• 要求關(guān)斷電壓較高-5V~-3V；

• 優(yōu)先穩(wěn)負(fù)壓，保證關(guān)斷電壓穩(wěn)定；

• 增加負(fù)壓鉗位電路，保證關(guān)斷時(shí)候負(fù)壓不超標(biāo)。

02 短路保護(hù)

? ? ? ?開關(guān)器件在運(yùn)行過程中存在短路風(fēng)險(xiǎn)，配置合適的短路保護(hù)電路，可以有效減少開關(guān)器件在使用過程中因短路而造成的損壞。與硅IGBT相比，碳化硅MOSFET短路耐受時(shí)間更短。

1）硅IGBT：

? ? ??硅IGBT的承受退保和短路的時(shí)間一般小于10μs，在設(shè)計(jì)硅IGBT的短路保護(hù)電路時(shí)，建議將短路保護(hù)的檢測(cè)延時(shí)和相應(yīng)時(shí)間設(shè)置在5-8μs較為合適。

?2）碳化硅MOSFET

一般碳化硅MOSFET模塊短路承受能力小于5μs，要求短路保護(hù)在3μs以內(nèi)起作用。采用二極管或電阻串檢測(cè)短路，短路保護(hù)最短時(shí)間限制在1.5μs左右。

03 碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)的干擾及延遲

1）高dv/dt及di/dt對(duì)系統(tǒng)影響

在高壓大電流條件下進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)，器件開關(guān)會(huì)產(chǎn)生高dv/dt及di/dt，對(duì)驅(qū)動(dòng)器電路產(chǎn)生影響，提高驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾能力對(duì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行至關(guān)重要，可通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

• 輸入電源加入共模扼流圈及濾波電感，減小驅(qū)動(dòng)器EMI對(duì)低壓電源的干擾；

• 次邊電源整流部分加入低通濾波器，降低驅(qū)動(dòng)器對(duì)高壓側(cè)的干擾；

• 采用共?？箶_能力達(dá)到100kV/μs的隔離芯片進(jìn)行信號(hào)傳輸；

• 采用優(yōu)化的隔離變壓器設(shè)計(jì)，原邊與次邊采用屏蔽層，減小相互間串?dāng)_；

• 米勒鉗位，防止同橋臂管子開關(guān)影響。

2）低傳輸延遲

通常情況下，硅IGBT的應(yīng)用開關(guān)頻率小于40kHZ，碳化硅MOSFET推薦應(yīng)用開關(guān)頻率大于100kHz，應(yīng)用頻率的提高使得碳化硅MOSFET要求驅(qū)動(dòng)器提供更低的信號(hào)延遲時(shí)間。碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸延遲需小于200ns，傳輸延遲抖動(dòng)小于20ns，可通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

• 采用數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)芯片，可以達(dá)到信號(hào)傳輸延遲50ns，并且具有比較高的一致性，傳輸抖動(dòng)小于5ns；

• 選用低傳輸延時(shí)，上升下降時(shí)間短的推挽芯片。

? ? ? ?總之，相比于硅IGBT，碳化硅MOSFET在提升系統(tǒng)效率、功率密度和工作溫度的同時(shí)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)器也提出了更高要求，為了讓碳化硅MOSFET更好的在系統(tǒng)中應(yīng)用，需要給碳化硅MOSFET匹配合適的驅(qū)動(dòng)。

接下來介紹基本半導(dǎo)體碳化硅功率器件系列產(chǎn)品

碳化硅肖特基二極管

基本半導(dǎo)體自主研發(fā)各種電流電壓等級(jí)的碳化硅肖特基二極管，具有反向漏電流低、正向?qū)▔航档?、抗浪涌電流能力高、無反向恢復(fù)現(xiàn)象等特點(diǎn)，性能達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，廣泛應(yīng)用于光伏儲(chǔ)能、軌道交通、工業(yè)控制、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

碳化硅MOSFET

基本半導(dǎo)體自主研發(fā)的750V、1200V 碳化硅MOSFET具有導(dǎo)通電阻低、溫度特性優(yōu)良和開啟電壓高等特點(diǎn)，可降低器件損耗，提升系統(tǒng)效率，適合應(yīng)用于高頻電路。在新能源汽車電機(jī)控制器、充電樁、車載電源、太陽(yáng)能逆變器、UPS、PFC 電源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

汽車級(jí)全碳化硅功率模塊

基本半導(dǎo)體針對(duì)新能源汽車主逆變器應(yīng)用需求，自主研發(fā)半橋模塊Pcore?2、三相全橋模塊Pcore?6、塑封半橋模塊Pcell?系列汽車級(jí)碳化硅功率模塊產(chǎn)品，通過提升動(dòng)力系統(tǒng)逆變器的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)縮小體積、降低重量，進(jìn)而顯著提高新能源汽車的能源效率和續(xù)航里程。該系列產(chǎn)品采用全銀燒結(jié)的工藝，具有高功率密度、高可靠性、低模塊內(nèi)部寄生電感、低熱阻的特性，產(chǎn)品性能達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

請(qǐng)關(guān)注基本半導(dǎo)體

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