第18講：SiC MOSFET的動態特性

本文詳細介紹了SiC MOSFET的動態特性。包括閾值電壓特性、開通和關斷特性以及體二極管的反向恢復特性。此外，還應注意測試波形的準確性。
1. 閾值電壓特性
SiC MOSFET的閾值電壓（VGS(th)）通常低于Si IGBT。降低閾值電壓可降低SiC MOSFET的通態電阻。驅動SiC MOSFET需要對柵極施加負偏壓，并仔細設計控制電路布線，這是為了防止噪聲干擾引起的故障。此外，閾值電壓隨著溫度升高而降低（圖1），因此建議在高溫運行期間檢查是否有異常。

圖1：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）閾值電壓隨溫度變化趨勢

2. 開關特性
圖2顯示了全SiC MOSFET模塊（內部有反并聯SBD）的開通波形。SBD是一種單極性器件，具有微乎其微的反向恢復電流。因此，SiC MOSFET開通電流上不會疊加對管的反向恢復電流，因此開通損耗很小。

圖2：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）開通波形

圖3顯示了全SiC MOSFET模塊的關斷波形。同樣的，SiC MOSFET是單極性器件，在關斷時沒有剩余電荷產生的拖尾電流，因此關斷損耗也很小。
另外，SiC MOSFET的開通和關斷損耗與溫度的相關性非常小，因此與Si IGBT模塊相比，開關損耗降低效果顯著，特別是在高溫下。

圖3：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）關斷波形

3. 體二極管反向導通特性
SiC MOSFET體二極管是一個PIN二極管，其由導通到截止，會產生反向恢復。隨著溫度升高，反向恢復電荷和反向恢復峰值電流都會增加。圖4為SiC MOSFET模塊FMF600DXE-34BN體二極管在25℃時的反向恢復波形，圖5為150℃時的反向恢復波形。高溫下載流子壽命變長，電導率調制引起的載流子濃度增加，從而產生更明顯的反向恢復電流。

圖4：SiC MOSFET（FMF600DXE-34BN）體二極管反向恢復波形（25℃）

圖5：SiC MOSFET（FMF600DXE-34BN）體二極管反向恢復波形（150℃）

4. 測試注意事項
SiC MOSFET開關速度快，測試波形的準確性至關重要。例如，如果探頭的接地引線較長，則可能由于探頭的引線電感和寄生電容而出現噪聲。在相同的條件下，圖6是采用光學差分探頭測量的開通波形，圖7是常規無源探頭測量的波形，可以看出兩者的波形差異巨大。因此有必要區分是裝置的實際行為還是測量設備的影響。

圖6：光學差分探頭測量的開通波形

圖7：常規無源探頭測量的開通波形