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2020.06.24 SiC功率元件

前言

SiC MOSFET:橋式結構中閘極-源極間電壓的動作

從本文開始,我們將進入SiC功率元件基礎知識應用篇的第一彈“SiC MOSFET:橋式結構中閘極-源極間電壓的動作”。

前言

MOSFET和IGBT等電源切換元件被廣泛應用於各種電源應用和電源線路中。另外,所使用的電路方式也多種多樣,除單獨使用外,還有串聯連接、並聯連接等多種使用方法。

其中,在將切換元件上下串聯連接的橋式結構中,通常交替地導通與關斷各個元件。下面是常規的橋式結構同步方式boost電路,波形圖是根據閘極訊號交替地導通/關斷的低側(LS)MOSFET和高側(HS)MOSFET的汲極-源極間電壓(VDS)和汲極電流(ID)範例。

透過切換工作,流過各元件的電流和變化的電壓以複雜的方式相互影響。尤其是在處理高電壓高電流的電路中,受安裝電路板和結線引起的寄生分量等影響,產生電壓和電流的動作,並因此導致工作不穩定、效率下降,從而可能導致損耗增加、產生異常發熱等問題。

近年來,SiC MOSFET等高性能功率元件的應用,使得透過高速切換轉換大功率成為可能,但在操作過程中,需要對切換工作有深入的瞭解。在該系列文章中,我們將著眼於MOSFET橋式結構中的各MOSFET的閘極-源極間電壓的動作,以簡單的同步方式boost電路為例,對以下內容進行探討:

・MOSFET的橋式結構與同步方式boost電路

・閘極驅動電路與導通/關斷工作

・因dVDS/dt、dID/dt而產生的電流和電壓

・導通時閘極訊號的動作

・關斷時閘極訊號的動作

※計畫可能會有變更。

重點:

・電源開關元件被作為開關元件廣泛應用於各種電源應用和電源線路中。

・使用的電路方式種類繁多,使用方法也多種多樣。

・將開關元件上下串聯連接的橋式結構中,元件交替地導通和關斷,並相互影響。

・要實現大功率的高速開關轉換,需要對開關工作有深入瞭解。

理解SiC(碳化矽)功率元件和活用範例