劉松 劉瞻 艾結華 曹雪 張龍

新一代的超結結構的功率MOSFET中有一些在關斷的過程中溝道具有提前關斷的特性，因此，它們的關斷的特性不受柵極驅動電阻的控制，但是，并不是所有的超結結構的功率MOSFET都具有這樣的特性，和它們內部結構、單元尺寸以及電壓額定等多個因素相關。

超結結構的功率MOSFET外圍驅動電路的設計，通常需要外加一些元件和柵極電阻相配合，控制器件的開關速度，保持柵極驅動電路對器件關斷過程的相關參數的可控或部分的可控，從而保證器件在極端的條件下工作在可靠的工作區，同時滿足系統的效率、溫升和EMI要求。

驅動電路設計的關鍵的控制參數有：

（1）外部串聯的柵極電阻(RG)；

（2）外部并聯的柵極、漏極的電容(Cgd)；

（3）外部并聯的漏極、源極的電容(Cds)。

（4）快速關斷的二極管和三極管。

（5）外部并聯的漏極、源極的電容(Cds).

柵極電阻低，開關速度更快，開關損耗更低，但會增加開關過程中功率MOSFET的寄生電感和寄生電容所產生的VDS尖峰電壓，加劇柵極的振蕩，同時增加開通和關斷過程中，電壓和電流上升的斜率dV/dt，di/dt。

反之，增加柵極電阻，會增加開關過程中的開通損耗和關斷損耗，減小VDS的尖峰電壓，減小柵極的振蕩，同時降低在開通和關斷過程中，電壓和電流上升的斜率dV/dt，di/dt。

圖1: 超結結構的功率MOSFET開關波形

因此，要基于實際的應用和電路特性以及設計的要求，選擇合適的RG值。RG的最大值要保持功率MOSFET的開關損耗和溫升在設計的范圍內，RG的最小值保證VDS的尖峰電壓，柵極的振蕩，dV/dt，di/dt在設計的范圍內。

圖2、圖3和圖4展示了不同的外部參數對關斷過程中VDS的尖峰電壓，dV/dt和di/dt 的影響，外部并聯的柵極漏極的電容(Cgd)以及外部并聯的漏極源極的電容(Cds)，對于VDS的尖峰電壓以及dV/dt的影響，和RG一樣具有相同的趨勢。

圖2：外部的柵極關斷電阻對關斷特性影響

圖3：外部并聯柵極源極電容對關斷特性影響

圖4：外部并聯漏極源極電容對關斷特性影響

超結結構的功率MOSFET外部驅動參數影響其開關的dV/dt和di/dt，從而影響器件的開關損耗以及相對應的器件的效率和溫升和系統效率；另外也會影響系統的EMI和可靠性。這些要求往往相互間彼此矛盾和對立，因此，需要工程師做出優化的處理，滿足系統的設計要求。