來源: 英飛凌工業半導體

得益於寬禁帶半導體的材料優勢，SiC MOSFET 在電力電子行業中的應用越來越廣泛。SiC MOSFET 很多性能與傳統 Si 基器件不同，對驅動設計也提出了更高的要求。為了最大化利用 SiC MOSFET 的性能優勢，驅動晶片的選擇需要著重考慮如下幾個方面：

1. 更高的軌到軌電壓
   IGBT 的驅動電壓一般都是 15V，而 SiC MOSFET 的推薦驅動電壓各品牌並不一致，15V、18V、20V 都有廠家在用。更高的門極驅動電壓有助於降低器件導通損耗，SiC MOSFET 的導通壓降對門極電壓的敏感性比 IGBT 更高，所以對 SiC MOSFET 使用高驅動電壓的收益更大，具體分析可參考這篇文章（門極驅動正壓對功率半導體性能的影響）。為了防止寄生導通，SiC MOSFET 往往還需要負壓關斷。如果一個 SiC MOSFET 使用了 Vgs=-5V~20V 的門極驅動電壓，那麼就要求前級驅動晶片的輸出電壓至少是 25V，再加一定的餘量，一般取 35V~40V 之間比較合適。
2. 更高的共模抑制比
   SiC MOSFET 是高頻器件，不管是上升還是下降過程中的電壓變化率 dv/dt 都遠大於 IGBT，這要求晶片本身具有較高的抗干擾度。常用於評估驅動晶片抗擾度的參數為共模抑制比 CMTI，是衡量驅動晶片是否適用於 SiC MOSFE 的標準之一。
3. 更高的絕緣等級
   拓撲結構的不斷發展需要引入新的電壓等級。比如，2kV SiC MOSFET 可將 1500VDC 光伏系統的拓撲結構從三電平簡化至兩電壓，能夠提高系統效率，但是隨著電壓的提升，需要驅動晶片具有更高的隔離電壓和過電壓等級。關於驅動晶片的絕緣等級定義和設計，可以參考淺談驅動晶片的絕緣安規標準。
4. 抑制誤觸發
   SiC MOSFET 閾值電壓相對 IGBT 低很多，英飛凌閾值電壓大約是 4.5V，而其他很多 SiC MOSFET 閾值電壓僅有 2~3V。再加上 SiC MOSFET 開關時 dv/dt 很高，SiC MOSFET 寄生導通的風險就格外嚴峻。這就要求驅動晶片最好具有米勒鉗位功能，或者是開通和關斷分開的引腳，為關斷過程設置小一些的門極電阻，也可有效降低米勒電容引起的門極電壓抬升。關於 SiC MOSFET 寄生導通特性，可參考下面文章分立式 CoolSiC™ MOSFET 的寄生導通行為研究。

什麼樣的驅動晶片能滿足 SiC MOSFET 的種種挑剔要求？英飛凌 EiceDriver™ X3 系列驅動晶片當仁不讓。其中緊湊型驅動晶片 1ED314X 系列，外形小巧，功能全面，是驅動 SiC MOSFET 的性價比之選：

1. 驅動晶片最大輸出電壓高達 35V，滿足 SiC MOSFET 高門極電壓的需求。
2. 共模抑制比 CMTI 大於 300kV/us，遠高於光耦和容隔晶片。
3. 45ns 的傳播延遲，和 7ns 的傳播延時誤差，適合 SiC MOSFET 的高頻開關特性。
4. 通過 UL1577 認證，可適用於 650V,1200V,1700V,2300V IGBT, SiC and Si MOSFET。
5. 具備開通和關斷分開的引腳，可為開通和關斷過程設置不同的門極電阻。
6. 具有有源關斷和短路鉗位的功能。

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