用超级结MOSFET时栅极会振荡？如何解决？-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

因为MOSFET是单极性器件，因此寄生电容是开关瞬态唯一的限制因素。电荷平衡原理降低了特定面积的导通电阻，而且，与标准MOSFET技术相比，相同RDS(ON)下的芯片尺寸更小。图1显示超级结MOSFET和标准平面型MOSFET的电容。标准MOSFET的Coss为中度线性变化关系，而超级结MOSFET的Coss曲线呈现高度非线性关系。因为单元密度较高，超级结MOSFET的Coss初始值较高，但超级结MOSFET中，在约50V漏源电压附近，Coss会迅速下降，如图1所示。当使用超级结MOSFET应用到PFC或DC/DC转换器时，这些非线性效应可能造成电压和电流振荡。图2显示简化的PFC电路示意图，包括功率MOSFET内部寄生元件和外部振荡电路，外部振荡电路包含由布板带来的外部耦合电容Cgd_ext.)。

　　图1. 平面型MOSFET和超级结MOSFET输出电容的比较

　　一般来说，有多个振荡电路会影响MOSFET的开关特性，包括内部和外部振荡电路。在图2的PFC电路中，L、Co和Dboost分别是电感、输出电容和升压二极管。Cgs、Cgd_int和Cds是功率MOSFET的寄生电容。Ld1、Ls1和Lg1是功率MOSFET的漏极、源极和栅极邦定线以及引脚电感。Rg_int和Rg_ext是功率MOSFET的内部栅极电阻和电路的外部栅极驱动电阻。Cgd_ext是电路的寄生栅极-漏极电容。LD、LS和LG是印刷电路板(PCB)的漏极、源极和栅极走线杂散电感。当MOSFET打开或关闭时，栅极寄生振荡通过栅极-漏极电容Cgd和栅极引线电感Lg1在谐振电路内发生。

　　图2.包含功率MOSFET内外部寄生元件的PFC电路简图

　　在谐振条件(ωL = 1/ωC)下，栅极和源极电压中生成的震荡电压远大于驱动电压。因谐振变化而产生的电压振荡与品质因数成正比， Q(=ωL/R = 1/ωCR)。当MOSFET关闭时，漏极寄生电感(LD + Ld1)、栅极-漏极电容Cgd和栅极引线电感Lg1网络造成栅极振荡电压。如果栅极电阻 (RG-ext.+Rg_int.)极小，则Q变大。另外，LS两端的压降和Ls1源极杂散电感在栅极-源极电压中产生振荡，可用表达式(1)表示。寄生振荡可能造成栅源极击穿、不良EMI、较大开关损耗、栅极控制失效，甚至可能造成MOSFET故障。

优化电路设计，最大限度地提高超级结MOSFET的性能而又不产生负面影响非常重要。

关键字：MOSFET 栅极编辑：探路者引用地址：用超级结MOSFET时栅极会振荡？如何解决？

上一篇：电源设计必看：开关电源设计经典问答
下一篇：可控硅的基本工作原理及在调光器中的使用

推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 22:38

在300mV供电电压下工作的JFET DC/DC转换器

　　使用JFET的自偏置特性可以建立一个 DC/DC 转换器，它能用太阳能电池、热电偶和单级燃料电池等电源工作，这些电源电压都低于600 mV，有的甚至低至300 mV。图1示出的是一个N沟道JFET在零偏置条件下的栅源特性，产生方法是连接其栅极和源极。施加100 mV电压可以使10 mA电流流经器件，350 mV时电流增加到30 mA。通过利用JFET在零偏置时导通大电流的能力，能够设计出一种自起动、低输入电压的转换器。　　　　　　　　　　该电路可以在大至2mA电流时提供5V电压，这足以为很多微功耗的应用提供电能，或者为更大功率的开关模式稳压器提供辅助偏压。在300 mV 输入时，电路在负载电流为 300mA下

[电源管理]

在分布式电源系统中采用集成DC-DC转换器节省空间、缩短研发时间

　　引言　　通过使用单个大功率、隔离型DC-DC模块将48V电压转换成一个中等电源，如12V或更低电压，可以获得较好的系统性能。将这一中等电压再转换到系统负载所要求的具体电压。这样的电压转换可以通过非隔离、负载点电源实现，如图1右侧框图所示。对于第二级电源转换，集成开关稳压器是非常理想的选择，因为输入电压(≤ 12V)和输出电流( 10A)相对较低。图1. 与电信单板上传统的分布电源架构(左边)相比，集成开关调节器(右边)具有更高效率和可靠性，能够加快设计进程、缩小电路板面积。　　采用集成开关调节器的优势　　电子行业的很多领域，包括电源电子行业，其共同目标是集成系统元件，以降低总体成本、提高可靠性，

[电源管理]

坚固可靠的车用平面MOSFET系列【IR】

全球功率半导体和管理方案领导厂商 – 国际整流器公司 (International Rectifier，简称IR) 推出车用平面 MOSFET 系列，适用于内燃机 (ICE) 、混合动力和全电动汽车平台的多种应用。新器件系列采用了 IR 经过验证的平面技术，包括 55V 和 150V 标准栅极驱动 N 沟道 MOSFET，以及适用于高侧开关应用的 -55 V 和 -100 V 标准栅极驱动 P 沟道 MOSFET ，这些技术不需要额外的栅极驱动电荷泵。有关的30V、55V 和 100V 逻辑电平栅极驱动 N 沟道 MOSFET 简化了栅极驱动要求，能够减少电路板空间和零件数量。所有这些新器件都针

[电源管理]

Zetex新型自保护MOSFET增加诊断功能

模拟信号处理及功率管理解决方案供应商Zetex Semiconductors (捷特科) 公司推出首款采用SOT223封装的低端自保护MOSFET，它可通过独立状态引脚提供诊断反馈，有效地提高汽车和工业性高压系统的可靠性。最新ZXMS6002G及ZXMS6003G器件是Zetex公司IntelliFET产品系列的新成员，均属于60V、500m 额定值的N沟道器件，特别适用于高浪涌电流的开关负载，如电灯、电机及电磁铁。 ZXMS6002G具有针对过热、过流和过压故障的保护功能，可提供正常、限流和热关断等不同模式的模拟指示，无需外部元件。这种诊断功能有助于实现智能的自动故障响应。 ZXMS6003G除了具备ZXMS

[新品]

半导体功率器件MOSFET持续大涨产业链公司持续受益

　　据媒体报道，近日，国内半导体功率器件厂商无锡新洁能发布通知，决定从2018年元旦起对MOSFET（金氧半场效晶体管）各系产品执行2018年价格，具体以报价单为准。据了解，此次涨价幅度估计在10%左右，这将打响了2018年MOSFET涨价第一枪。　　自2016年下半年开始，功率半导体行情回暖，MOSFET供不应求加剧，交期不断拉长，国内外MOSFET企业纷纷调涨，目前整体涨势仍然未见缓和。由于汽车电子等新增需求持续爆发，半导体产业链出现缺货，上游硅晶圆等原料持续走高。　　机构预测涨势将持续明年下半年，这将对MOSFET价格走高有较强推动力。国际大厂退出及弱化产能，导致MOSFET供给缺口持续扩大，业内预计高压MOSFET供给

[模拟电子]

简化汽车车身电机控制器设计，快速实现轻量化

无论是调整座椅至最佳位置还是能够轻松打开行李箱，车身电子设备系统都可使用电机来提高驾乘人员的舒适性和便利性。金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）控制这些应用的电动装置。但将MOSFET用作开关给电子控制模块设计（包括电磁干扰（EMI）和热管理、电流感应、断电制动以及诊断与保护）带来了新的技术性挑战。德州仪器开发的集成电路（IC）电机驱动器产品集成了模拟功能，可帮助电子控制模块设计人员应对这些挑战，同时减小解决方案尺寸并缩短开发时间。本文中，我们将讨论可帮助应对这些设计挑战、集成到电机驱动集成电路中的特定模拟功能。降低电磁干扰（EMI）降低EMI可通过在芯片级和PCB级的功能和解决方案来实现。降低E

[汽车电子]

开关电源MOSFET漏源极电压电磁干扰的仿真分析

１　引言　　开关电源是目前用途非常广泛的一种电源设备，然而随着开关频率以及开关速度的不断提高，产生的电磁干扰越来越大，由于市场准入制度的实施，电磁干扰研究已引起了足够的重视。干扰源是电磁干扰的三要素之一，是电磁干扰研究的重要部分，文献对干扰源进行了说明和描述，还有些学者对抑制干扰源发射的方法和干扰源的辐射进行了研究。本文从干扰源入手，对时域开关电压信号进行电磁干扰特性研究，通过提取MOSFET时域电压信号的特征参数，利用傅立叶变换（FFT）法，分析了开关信号电磁干扰的频谱情况以及各参数对频谱的影响，通过Matlab仿真证明了上述分析的正确性及工程实用性。由于FFT后频域信号的幅值差别较大，难以研究，因此本文在FFT后，进行

[电源管理]

开关电源<font color='red'>MOSFET</font>漏源极电压电磁干扰的仿真分析

通过联锁栅极驱动器来提高三相逆变器的鲁棒性

变频驱动器（VFD）是工业自动化机械的重要组成部分。它们能够高效地驱动泵、风扇、传送带、计算机数控机床和机器人自动化解决方案，有助于降低工厂的总能耗。若VFD发生故障会直接导致机器停机，进而造成工厂停工和生产损失。因此，VFD的可靠性和鲁棒性是机器制造商和工厂业主的关键要求。图1所示的三相逆变器结构是VFD的核心，能够将整流后的电源电压转换为输出到电机的可变频率和可变电压。逆变器的鲁棒性是确保VFD鲁棒性的关键要素。图1：带隔离栅极驱动器的三相逆变器三相逆变器的关键组件是绝缘栅双极晶体管（IGBT）电源开关（通常集成在单个IGBT模块内）和控制IGBT栅极的隔离栅极驱动器。微控制器（MCU）产生彼此互补的高侧和

[电源管理]