引言

碳化硅（SiC）MOSFET在電源和電力電子領域的應用越來越廣泛。隨著功率半導體領域的發展，開關損耗也在不斷降低。隨著開關速度的不斷提高，設計人員應更加關注MOSFET的柵極驅動電路，確保對MOSFET的安全控制，防止寄生導通，避免損壞功率半導體。必須保護敏感的MOSFET柵極結構免受過高電壓的影響。Littelfuse提供高效的保護解決方案，有助于最大限度地延長電源的使用壽命、可靠性和魯棒性。

1柵極驅動器設計措施

關于SiC-MOSFET驅動器電路的穩健性，有幾個問題值得考慮。除了驅動器安全切換半導體的主要任務外，各種驅動器還提供短路保護功能。此外，采用適當的設計措施（如在關斷狀態下施加負柵極電壓）來防止寄生開關是至關重要的。負柵極電壓可確保增加MOSFET柵極閾值電壓的偏移量，并提高開關單元對電壓斜坡的抗擾度。另一項強制性措施是保護MOSFET的柵極，防止靜電放電 (ESD)事件或電路中的寄生效應造成過壓浪涌。 硅基功率半導體，如Si-IGBT和Si-MOSFET通常具有對稱的柵極額定電壓。這種額定值允許使用對稱TVS二極管進行柵極保護，但這是不必要的，因為硅柵極電壓的最大額定值足以高于應用的驅動電壓。與硅器件不同，SiC-MOSFET的負柵極電壓額定值通常明顯低于正柵極電壓額定值。因此，使用兩個獨立的TVS二極管（如圖1所示）進行非對稱保護是很常見的。Littelfuse現在提供SMFA型集成式非對稱雙向TVS二極管。這種解決方案有助于有效減少寄生效應和PCB面積，尤其是在快速開關SiC應用中。

圖1 使用兩個獨立TVS二極管的標準柵極保護與一個集成非對稱SMFA型TVS二極管的對比

2產品選擇

Littelfuse SMFA非對稱系列TVS二極管可保護SiC-MOSFET柵極免受正向和負向過電壓浪涌的影響。根據所需的SiC-MOSFET最大柵極額定電壓，SMFA封裝可從17.6~23.4 V的正擊穿電壓中選擇，同時負向擊穿電壓被設置在7.15V。有關元件的詳細信息，請參見表1。SMFA非對稱TVS根據IEC 61000-4-2標準進行測試，采用SOD-123FL扁平封裝。 表1 SMFA系列產品組合

圖2顯示了SMFA型非對稱TVS二極管的靜態和動態箝位性能。出于測試目的，提高了驅動器電壓以顯示TVS二極管的動態箝位。SMFATVS二極管不適合永久限制過高的驅動器電壓。

圖2 SMFA型集成非對稱TVS二極管的鉗位特性

3結論

憑借新型集成非對稱TVS SMFA系列，Littelfuse提供了一種創新的解決方案，可最大限度地提高SiC MOSFET柵極驅動器電路的穩健性，同時實現具有成本效益、所需PCB空間更小、寄生效應最小的設計。