採用4引腳封裝的SiC MOSFET : SCT3xxx xR系列：－其2－ 透過驅動器源極引腳將 切換損耗降低約35%

－接下來，請您介紹一下驅動器源極引腳是如何降低切換損耗的。首先，能否請您對使用了驅動器源極引腳的電路及其工作進行說明？

Figure 4是具有驅動器源極引腳的MOSFET的驅動電路範例。它與傳統驅動電路（Figure 2）之間的區別只在於驅動電路的返回線是連接到驅動器源極引腳這點。請看與您之前看到的Figure 2之間的比較。

從電路圖中可以一目了然地看出，包括V_G在內的驅動電路中不包含L_SOURCE，因此完全不受切換工作時的I_D變化帶來的V_LSOURCE的影響。

如果用公式來表示外加到內部晶片的電壓V_{GS_INT}的話，就是公式（2）。當然，計算公式中沒有3引腳封裝的公式（1）中存在的L_SOURCE相關的項。所以，4引腳封裝MOSFET的V_{GS_INT}僅受R_{G_EXT}和I_G引起的電壓降V_{RG_EXT}的影響，而且由於R_{G_EXT}是外接電阻，因此也可調。下面同時列出公式（1）用以比較。

－能給我們看一下比較資料嗎？

這裡有雙脈衝測試的比較資料。這是為了將傳統產品和具有驅動器源極引腳的SiC MOSFET的切換工作進行比較，而在Figure 5所示的電路條件下使Low Side（LS）的MOSFET切換的雙脈衝測試結果。High Side（HS）是將R_{G_EXT}連接於源極引腳或驅動器源極引腳，並僅使用本體二極體換流工作的電路。

Figure 6是導通時的汲極-源極間電壓V_DS和汲極電流I_D的波形。這是驅動條件為R_{G_EXT}＝10Ω、V_DS＝800V，I_D約為50A時的波形。

紅色曲線的TO-247-4L為4引腳封裝，藍色的TO-247N為傳統的3引腳封裝，其中的SiC MOSFET晶片是相同的。

我們先來比較一下虛線I_D的波形。與藍色的3引腳封裝品的波形相比，紅色的4引腳封裝的I_D上升更快，達到50A所需的時間當然也就更短。

雖然V_DS的下降時間本身並沒有很大的差別，但閘極訊號輸入後的切換速度明顯變快。

－就像您前面說明的，區別只在於4引腳封裝透過設定驅動器源極引腳，消除了L_SOURCE的影響，因此它們的切換特性區別只在於L_SOURCE的有無所帶來的影響？可不可以這樣理解？

基本上是這樣。當然，也有一些應該詳細查考的事項，但如果從閘極驅動電路中消除了L_SOURCE的影響，則根據Figure 4中說明的原理，切換速度將變快。關於關斷，雖然不像導通那樣區別顯著，但速度同樣也會變快。

－這就意味著切換損耗得到了大幅改善。

這裡有導通和關斷相關的切換損耗比較資料。

在導通資料中，原本2,742µJ的切換損耗變為1,690µJ，損耗減少了約38%。在關斷資料中也從2,039µJ降至1,462µJ，損耗減少了約30%。

－明白了。最後請你總結一下，謝謝。

SiC MOSFET具有超低導通電阻和高速切換的特點，還具有可進一步縮小電路規模、提高相同尺寸的功率、以及因降低損耗而提高效率並減少發熱量等諸多優點。

另一方面，關於在大功率切換電路中的功率元件的安裝，由於必須考慮寄生電感等寄生分量的影響，如果切換電流速度明顯提高，那麼其影響也會更大。這不僅僅是打件電路板級別的問題，同時也是元件封裝級別的課題。

此次之所以在最新一代SiC MOSFET中採用4引腳封裝，也是基於這樣的背景，旨在在使用了SiC功率元件的應用中，進一步降低損耗。

這裡有一個注意事項，或者說是為了有效使用4引腳封裝產品而需要探討的事項。前面提到了透過消除封裝電感L_SOURCE的影響可提高切換速度並大大改善切換損耗。這雖然是事實，但考慮到穩定性和整個電路工作時，伴隨著切換速度的提高，也產生了一些需要探討的問題。就像“權衡（Trade-off）”一詞所表達的，電路的優先事項一定需要用最大公約數來實現最佳化。

對此，將在Tech Web的基礎知識“SiC功率元件”中進行解說。另外，您還可以透過ROHM官網下載並使用本次議題的基礎，即Application Note“利用驅動器源極引腳改善切換損耗（PDF）”。

－感謝您的講解。