利用 SMFA 系列非對(duì)稱 TVS 二極管實(shí)現(xiàn)高效 SiC MOSFET 柵極保護(hù)

引言

碳化硅（ SiC）MOSFET在電源和電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展，開關(guān)損耗也在不斷降低。隨著開關(guān)速度的不斷提高，設(shè)計(jì)人員應(yīng)更加關(guān)注MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電路，確保對(duì)MOSFET的安全控制，防止寄生導(dǎo)通，避免損壞功率半導(dǎo)體。必須保護(hù)敏感的MOSFET柵極結(jié)構(gòu)免受過(guò)高電壓的影響。Littelfuse提供高效的保護(hù)解決方案，有助于最大限度地延長(zhǎng)電源的使用壽命、可靠性和魯棒性。

柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)措施

關(guān)于SiC-MOSFET驅(qū)動(dòng)器電路的穩(wěn)健性，有幾個(gè)問(wèn)題值得考慮。除了驅(qū)動(dòng)器安全切換半導(dǎo)體的主要任務(wù)外，各種驅(qū)動(dòng)器還提供短路保護(hù)功能。此外，采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)措施（如在關(guān)斷狀態(tài)下施加負(fù)柵極電壓）來(lái)防止寄生開關(guān)是至關(guān)重要的。負(fù)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(guān)單元對(duì)電壓斜坡的抗擾度。另一項(xiàng)強(qiáng)制性措施是保護(hù)MOSFET的柵極，防止靜電放電 (ESD)事件或電路中的寄生效應(yīng)造成過(guò)壓浪涌。

圖1 使用兩個(gè)獨(dú)立TVS二極管的標(biāo)準(zhǔn)柵極保護(hù)與一個(gè)集成非對(duì)稱SMFA型TVS二極管的對(duì)比

產(chǎn)品選擇

Littelfuse SMFA非對(duì)稱系列TVS二極管可保護(hù)SiC-MOSFET柵極免受正向和負(fù)向過(guò)電壓浪涌的影響。根據(jù)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(shí)負(fù)向擊穿電壓被設(shè)置在7.15V。有關(guān)元件的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見表1。 SMFA非對(duì)稱TVS根據(jù)IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，采用SOD-123FL扁平封裝。

圖 2 SMFA型集成非對(duì)稱TVS二極管的鉗位特性

結(jié)論

憑借新型集成非對(duì)稱TVS SMFA系列，Littelfuse提供了一種創(chuàng)新的解決方案，可最大限度地提高SiC MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器電路的穩(wěn)健性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)具有成本效益、所需PCB空間更小、寄生效應(yīng)最小的設(shè)計(jì)。