Page 49 - 縱橫半導體檢測—TOF-SIMS扮演要角

閘極電壓寄生尖波的準位受到閘 極臨界電壓的限制、閘極電壓負 脈衝的準位受到最低閘極臨界電 壓的限制，對於使用具有較低閘 極臨界電壓的平面式SiC功率晶體 而言，必須採用負電壓驅動，以避 免閘極電壓寄生尖波觸發到閘極 臨界電壓。決定要使用多少截止 負驅動電壓的決定因素是閘極電 壓寄生尖波與閘極臨界電壓之間 的絕對值大小，使用太多的負電壓 準位會隨著使用時間愈長，造成閘 極臨界電壓漂移愈多、導通電阻愈 大、導通損耗愈高。
(a) (b)
圖9:(a)閘極寄生尖波超過閘極臨界電壓圖例;(b)採用更多截止負電壓避免閘極電壓寄生尖波超過閘 極臨界電壓。
DESIGN IDEAS
SiC功率晶體的正/負DC驅動 電壓，可以由驅動器的供應電壓 來決定，而閘極電壓的寄生尖波及 負脈衝準位是由SiC功率晶體的選 用及驅動電路設計的優劣來產生， 以下將分別說明之。
圖10:閘極負脈衝電壓產生原理。
(a) 閘極電壓負脈衝 如圖10，當AC輸入電壓為負
序同步產生;
2. 負脈衝的電壓幅度與寄生電
壓幅度，但是卻會造成切換損耗的 增加，實務上這樣的做法雖然有效 但並不建議。
半週時，此時功率晶體Q3為控制 開關、Q4為同步整流開關;在區 域(I)時，Q4導通時電感上的能量 透過Q4的通道釋到輸出電容、在 區域(II)時Q4截止，電感內的能量 透過Q4的本體二極體釋放到輸出 電容，在區域(II)轉換為區域(III)的 過程中，Q3開始導通，並針對Q4 已經導通的本體二極體進行逆向 回復，而後兩功率晶體相連間的 電位VHB開始由0V上升到高電壓， 在針對Q4的本體二極體進行逆向
半週時，此時功率晶體Q3為控制 開關、Q4為同步整流開關，在區 域(I)時，Q3導通，輸入電源將儲存 能量在電感、在區域(II)時Q3截止， 電感內的能量透過Q4釋放到輸出 電容，其中當區域(I)結束、Q3截止 時電感電流開始對Q4的CDS及CGD 放電及Q3的CDS充電，此時兩功 率晶體相連的電位VHB開始下降至 0V，在VHB從高電壓下降的0V的過 程中，CGD的放電電流流經閘極驅 動電路迴路的寄生電感上造成閘 極電壓的負脈衝，如圖8所示，從 波形當中可以發現幾個現象:
感值有關;
3. 負脈衝的電壓幅度與VHB下降
(b) 閘極電壓寄生尖波 如圖11，當AC輸入電壓為負
1. 負脈衝的時序與VHB下降的時
源極間額外並聯電容或是緩震電路 (snubber)也可以減少負脈衝的電
的斜率有關。
在不影響效率的大前提之下， 可能的解決方案包括:
1. 減少實際驅動迴路長度所造
2. 3.
成的寄生電感量; 利用蕭特基二極體並聯於閘- 源極之上，以減少流經寄生電 感的電流量及感應電壓; 具有Miller Clamp的驅動器 可以減少流經寄生電感的電 流量及感應電壓。 另外，有些工程師習慣在閘-
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