第18講：SiC MOSFET的動(dòng)態(tài)特性

本文詳細(xì)介紹了SiC MOSFET的動(dòng)態(tài)特性。包括閾值電壓特性、開通和關(guān)斷特性以及體二極管的反向恢復(fù)特性。此外，還應(yīng)注意測(cè)試波形的準(zhǔn)確性。
1. 閾值電壓特性
SiC MOSFET的閾值電壓（VGS(th)）通常低于Si IGBT。降低閾值電壓可降低SiC MOSFET的通態(tài)電阻。驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET需要對(duì)柵極施加負(fù)偏壓，并仔細(xì)設(shè)計(jì)控制電路布線，這是為了防止噪聲干擾引起的故障。此外，閾值電壓隨著溫度升高而降低（圖1），因此建議在高溫運(yùn)行期間檢查是否有異常。

圖1：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）閾值電壓隨溫度變化趨勢(shì)

2. 開關(guān)特性
圖2顯示了全SiC MOSFET模塊（內(nèi)部有反并聯(lián)SBD）的開通波形。SBD是一種單極性器件，具有微乎其微的反向恢復(fù)電流。因此，SiC MOSFET開通電流上不會(huì)疊加對(duì)管的反向恢復(fù)電流，因此開通損耗很小。

圖2：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）開通波形

圖3顯示了全SiC MOSFET模塊的關(guān)斷波形。同樣的，SiC MOSFET是單極性器件，在關(guān)斷時(shí)沒有剩余電荷產(chǎn)生的拖尾電流，因此關(guān)斷損耗也很小。
另外，SiC MOSFET的開通和關(guān)斷損耗與溫度的相關(guān)性非常小，因此與Si IGBT模塊相比，開關(guān)損耗降低效果顯著，特別是在高溫下。

圖3：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）關(guān)斷波形

3. 體二極管反向?qū)ㄌ匦?br/>SiC MOSFET體二極管是一個(gè)PIN二極管，其由導(dǎo)通到截止，會(huì)產(chǎn)生反向恢復(fù)。隨著溫度升高，反向恢復(fù)電荷和反向恢復(fù)峰值電流都會(huì)增加。圖4為SiC MOSFET模塊FMF600DXE-34BN體二極管在25℃時(shí)的反向恢復(fù)波形，圖5為150℃時(shí)的反向恢復(fù)波形。高溫下載流子壽命變長(zhǎng)，電導(dǎo)率調(diào)制引起的載流子濃度增加，從而產(chǎn)生更明顯的反向恢復(fù)電流。

圖4：SiC MOSFET（FMF600DXE-34BN）體二極管反向恢復(fù)波形（25℃）

圖5：SiC MOSFET（FMF600DXE-34BN）體二極管反向恢復(fù)波形（150℃）

4. 測(cè)試注意事項(xiàng)
SiC MOSFET開關(guān)速度快，測(cè)試波形的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。例如，如果探頭的接地引線較長(zhǎng)，則可能由于探頭的引線電感和寄生電容而出現(xiàn)噪聲。在相同的條件下，圖6是采用光學(xué)差分探頭測(cè)量的開通波形，圖7是常規(guī)無(wú)源探頭測(cè)量的波形，可以看出兩者的波形差異巨大。因此有必要區(qū)分是裝置的實(shí)際行為還是測(cè)量設(shè)備的影響。

圖6：光學(xué)差分探頭測(cè)量的開通波形

圖7：常規(guī)無(wú)源探頭測(cè)量的開通波形