利用 SMFA 系列非對稱 TVS 二極管實現(xiàn)高效 SiC MOSFET 柵極保護

引言

碳化硅（ SiC）MOSFET在電源和電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。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)計人員應(yīng)更加關(guān)注MOSFET的柵極驅(qū)動電路，確保對MOSFET的安全控制，防止寄生導(dǎo)通，避免損壞功率半導(dǎo)體。必須保護敏感的MOSFET柵極結(jié)構(gòu)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。

柵極驅(qū)動器設(shè)計措施

關(guān)于SiC-MOSFET驅(qū)動器電路的穩(wěn)健性，有幾個問題值得考慮。除了驅(qū)動器安全切換半導(dǎo)體的主要任務(wù)外，各種驅(qū)動器還提供短路保護功能。此外，采用適當?shù)脑O(shè)計措施（如在關(guān)斷狀態(tài)下施加負柵極電壓）來防止寄生開關(guān)是至關(guān)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(guān)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(yīng)造成過壓浪涌。

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

產(chǎn)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(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，同時負向擊穿電壓被設(shè)置在7.15V。有關(guān)元件的詳細信息，請參見表1。 SMFA非對稱TVS根據(jù)IEC 61000-4-2標準進行測試，采用SOD-123FL扁平封裝。

圖 2 SMFA型集成非對稱TVS二極管的鉗位特性

結(jié)論

憑借新型集成非對稱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)動器電路的穩(wěn)健性，同時實現(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。