栅极-源极电压产生的浪涌

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2024-05-11 01:48:23 974

栅极-源极电压产生的浪涌是指在功率半导体器件（如MOSFET和IGBT）工作时，由于电压和电流的变化导致栅极和源极之间出现的意外、瞬时的电压波动现象。这种现象通常会在开关操作时出现，特别是在高速开关过程中更为显著。

在近年来的电源应用和电力线路中，SiC MOSFET的应用速度与日俱增，其工作速度非常快。这导致开关时的电压和电流的变化已经无法忽略SiC MOSFET本身的封装电感和外围电路的布线电感的影响。特别是栅极-源极间电压，当SiC MOSFET本身的电压和电流发生变化时，可能会发生意想不到的正浪涌或负浪涌，需要采取对策来应对这种情况。

在本文中，我们将对应对栅极-源极电压浪涌的措施进行探讨，并为相关问题提供解决方案。

什么是栅极－源极电压产生的浪涌？

在下方所示的电路图中，展示了一种在桥式结构中使用SiC MOSFET时最简单的同步升压（Boost）电路。在这个电路中，高边（HS）SiC MOSFET与低边（LS）SiC MOSFET的开关同步进行开关。具体来说，当LS导通时，HS关断，而当LS关断时，HS导通，这样交替导通和关断。

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由于这种开关工作方式，受到开关侧LS电压和电流变化的影响，不仅在开关侧的LS会产生浪涌，同步侧的HS也会产生浪涌。

下面的波形图表示该电路中LS导通时和关断时的漏极－源极电压（VDS）和漏极电流（ID）的波形，以及栅极－源极电压（VGS）的动作。横轴表示时间，时间范围Tk（k=1～8）的定义如下：

T1: LS导通、SiC MOSFET电流变化期间
T2: LS导通、SiC MOSFET电压变化期间
T3: LS导通期间
T4: LS关断、SiC MOSFET电压变化期间
T5: LS关断、SiC MOSFET电流变化期间
T4～T6: HS导通之前的死区时间
T7: HS导通期间（同步整流期间）
T8: HS关断、LS导通之前的死区时间

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