5月26日，英飛凌的三位工程師拿起話筒，化身主播，在實驗室與1000多位業(yè)內(nèi)人士熱烈交流。兩小時內(nèi)，三位主播講解和演示了以下內(nèi)容：

01 產(chǎn)品介紹必不可少

英飛凌碳化硅驅(qū)動器及其應用

介紹兩款用于碳化硅驅(qū)動的無磁芯變壓器驅(qū)動器1EDC60H2AH和1EDC20I12MH。

02 設計過程緊接其后

碳化硅MOSFET管驅(qū)動板設計

設計者施工以驅(qū)動套件的設計過程為例，分享碳化硅驅(qū)動設計知識和經(jīng)驗。

03 實踐亮點引人注目

評估套裝的使用

在電源網(wǎng)深圳實驗室，“主播”模擬客戶產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，細致講解正負電源驅(qū)動等碳化硅常用驅(qū)動技術，重現(xiàn)設計中碰到的常見問題，展示測試技巧，分享解決方案。

直播期間，200多個問題蜂擁而至，根本來不及回答，為了不辜負廣大網(wǎng)友熱情和對直播的支持，我們?nèi)恢鞑ズ托【幘奶暨x了一些具有代表性和有參考價值的問題進行解答，供大家參考，若有更多問題和觀點，歡迎在留言區(qū)留言，共同探討。

尋找問題答案的最好方式是親自動手做實驗，用評估板是一種捷徑，花最少的錢和時間，為公司和個人做知識和經(jīng)驗儲備。

直播中展示的兩塊評估板可以在英飛凌天貓旗艦店里買到。

答疑嘉賓

直播問答

CoolSiC™ MOSFET產(chǎn)品及特性

Q（尾號1489）英飛凌碳化硅MOSFET與其他品牌的同類產(chǎn)品相比，有何優(yōu)點？

趙佳：英飛凌碳化硅MOSFET采用優(yōu)化的溝槽柵結構，可以降低器件的導通電阻，增強了柵極氧化層的可靠性，并且驅(qū)動電壓與IGBT兼容。

Q（尾號3266）Trench結構為啥缺陷會得到改善呢？

趙佳：SiC是各向異性的晶體，不同的晶面上的態(tài)密度是不一樣的。垂直晶面上的缺陷密度要小于水平的晶面。英飛凌trench結構的CoolSiC™ MOSFET把溝道做在缺陷密度最小的晶面上，優(yōu)化了性能，改善了器件的可靠性：

Q（尾號8300）碳化硅MOSFET應用中通過柵極電阻調(diào)節(jié)改變開關速度，那么環(huán)境溫度差異較大時是否會影響開關速度？

鄭姿清：SiC的開關速度受溫度影響較小，可以參考規(guī)格書中損耗對結溫變化的曲線圖，尤其是關斷損耗，幾乎是一條直線的。

Q（尾號3266）1、碳化硅耐壓溫度特性如何，在高溫下是否會退化？2、現(xiàn)在有集成的驅(qū)動方案嗎？芯片的可靠性參數(shù)如何保證的？

趙佳：SiC耐壓特性在數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的溫度范圍內(nèi)是不會退化的，事實上擊穿電壓會隨溫度有上升的趨勢。SiC驅(qū)動英飛凌有配套的驅(qū)動IC，采用無磁芯變壓器技術，比如1EDI60I12AH, 1ED020I12, 1EDI30I12MF等。另外，英飛凌還有評估板方案推薦，比如今天視頻中的測試板。產(chǎn)品量產(chǎn)前都會根據(jù)JEDEC相關標準進行可靠性測試與認證。

Q（尾號2901）1、英飛凌碳化硅MOSFET與同功率級IGBT性能對比？2、二極管反向恢復特性？3、導通壓降是否有優(yōu)勢？

趙佳：SiC MOSFET相比同功率IGBT損耗大大降低，開關頻率大幅提升。碳化硅MOSFET的體二極管反向恢復損耗較低，體二極管導通壓降較大，推薦使用同步整流方式進行續(xù)流，以降低損耗。

Q（尾號5505）CoolSiC™ MOSFET門檻電壓達到了4.5V，可以有效避免誤開通，是否也會對門級電壓的選擇有影響？比如是否是因此導致建議的門級電壓高于Si器件。

郝欣：英飛凌SiC MOSFET的門極驅(qū)動電壓可以選擇跟IGBT相同的15V開通電壓，此時具有3us的短路能力；如果追求更低的Rdson, 也可以把門極電壓靈活的升高至18V驅(qū)動，但此時會犧牲掉短路能力。

Q（尾號2987）D2PAK-7L 什么時候上市？它的命名中的“G”代表什么意思？1700V命名中的“F”是什么意思？D2pak什么時候推出來？它的命名中的“G”代表什么意思？

郝欣：D2PAK 7L 1700V已于今年四月份上線；D2PAK 7L 1200V將于今年十月份上線。型號里面的BG代表1200V器件，BF代表1700V器件，爬電距離要求不同。詳細產(chǎn)品封裝及命名信息： 

SiC MOSFET驅(qū)動設計相關問題

Q（尾號0532）碳化硅MOS驅(qū)動需要專用芯片嗎？驅(qū)動電壓電流多少合適呢？普通的15V行不？

鄭姿清：英飛凌的SiC產(chǎn)品可以15V驅(qū)動。在英飛凌沒有碳化硅專用驅(qū)動芯片的說法，因為英飛凌的驅(qū)動芯片上升速度都很快，完全適合現(xiàn)在市場上大多數(shù)不超過1200V的SiC。驅(qū)動電流主要看功率損耗，門極電荷越大的，驅(qū)動電流也要更大。

Q（尾號8266）為什么碳化硅MOSFET驅(qū)動比硅MOSFET驅(qū)動要難一些?根本原因講一下。

鄭姿清：這個首先要從材料上來說，因為寬禁帶的器件它其實適合做高壓的，雖然說市場上面是有650V的碳化硅器件，但是從主流或者是將來的發(fā)展趨勢來說，性價比上來說用碳化硅合適的環(huán)境還是高壓環(huán)境，用碳化硅材料可以實現(xiàn)高壓下的高速器件。另外一個從電流上說我們現(xiàn)在碳化硅的MOS的Rdson越做越小，要在高壓下也實現(xiàn)大電流開關工作，那么對你整體的這個器件測量或者是驅(qū)動來說增加的難度也非常的大。

Q（尾號7080）如果正負驅(qū)動電壓要求相同的話，IGBT驅(qū)動電路可以直接用于碳化硅MOS嗎？

趙佳：SiC開關速度快，要注意驅(qū)動電路的功率是否足夠。另外SiC MOSFET短路時間比IGBT短很多，只有2~3us，要注意短路保護時間能否滿足要求。

Q（神秘1號）驅(qū)動除了使用IC獨立驅(qū)動以外，可以通過變壓器驅(qū)動嗎? 使用變壓器需要注意些什么？

施三保：變壓器驅(qū)動上升沿下降沿比較長，不太用于高速硬開關場合，這樣開關損耗會很大，碳化硅器件的優(yōu)勢無法體現(xiàn)。同時，獨立驅(qū)動IC自帶一些保護功能，可以短時間內(nèi)保護碳化硅MOSFET。

短路相關問題

Q（尾號2256、0413、3266）SiC MOSFET跟硅IGBT相比短路能力差，是不是應該說在相同功率的情況下，由于晶圓減小，單位體積下需要耗散的功率更大，所以表面上出現(xiàn)的就是耐受力差？短路保護時間的調(diào)整策略可以介紹一下嗎？

趙佳：SiC MOSFET和IGBT相比短路能力差有多種原因。首先，SiC MOSFET電流密度要高于IGBT，IGBT的短路電流一般是額定電流的4~6倍，而SiC的短路電流可達10倍額定電流。因為電流密度更高，因此同電流等級，SiC芯片面積更小，因此發(fā)熱就更集中。從芯片結構上來講，短路時，器件承受母線電壓，漂移區(qū)承擔全部的電場。IGBT漂移區(qū)較厚，電場分布更均勻，因此熱量比較分散，產(chǎn)生在整個漂移區(qū)。而SiC MOSFET漂移區(qū)非常薄，大約只有同等級IGBT的十分之一，因此發(fā)熱非常集中。綜合這幾方面的因素，高電流，小芯片，漂移層薄，SiC MOSFET功耗密度大約是IGBT的20倍，造成了SiC MOSFET的短路時間相比IGBT短很多。

功率器件短路保護方法最常見的是退飽和檢測法。這個方法對于SiC MOSFET來說也是適用的，因為SiC MOSFET也存在退飽和特性。實現(xiàn)這樣的功能可以使用帶退飽和檢測的驅(qū)動芯片，比如英飛凌經(jīng)典產(chǎn)品1ED020I12-F2。短路保護時間調(diào)整可以通過調(diào)整退飽和電容的容值、退飽和電阻的阻值以及增加齊納二極管實現(xiàn)。

Q（尾號9606）SiC MOSFET短路保護時間很短，退飽和檢測電路設計難度更大，有哪些要注意的地方？

鄭姿清：碳化硅短路耐受時間很短，需要能實現(xiàn)快速保護的驅(qū)動芯片。在進行保護時間設計中，時間精度（偏差）非常重要，越小越好。英飛凌有一款最新的驅(qū)動芯片，最短短路保護時間可達到1us左右。

負壓及寄生導通

Q（尾號1493）英飛凌的SiC MOS推薦負幾伏的驅(qū)動？

趙佳：CoolSiC™ MOSFET負壓的選擇要依據(jù)正門極電壓、開關頻率、及期望壽命而定。根據(jù)這些條件，可以計算出歸一化的頻率：

歸一化頻率fsw=實際工作頻率fsw[kHz]×壽命[yrs]×工作時間占比[%]÷10[yrs]

比如當實際工作頻率20kHz，目標工作壽命20年，工作占比70%時，計劃出的歸一化頻率就是28kHz。而分立器件CoolSiC™ MOSFET的門極推薦工作區(qū)（ROA）如下圖。根據(jù)剛才計算出來的歸一化頻率，如采用分立器件且使用18V的導通電壓，則可以在下圖中找到對應的負壓約為-4.3V，這意味著包括下沖在內(nèi)的關斷門極電壓不能低于-4.3V。

Q（尾號2369）關斷速度這么快會引起寄生導通嗎？

趙佳：寄生導通的風險是永遠存在的，但英飛凌CoolSiC™ MOSFET優(yōu)化的結構可以最小化這種風險。CoolSiC™ MOSFET米勒電容極小，只有約13pF, Cgs和Cgd的比值大于150，這種結構大大降低了寄生導通的風險。實驗室測試表明，即使在50V/ns和175°C的條件下，對于單管而言0V的柵極關斷電壓也足以防止寄生導通。

Q（尾號1603）碳化硅MOSFET高速、高溫，要求驅(qū)動能力較強。需減小驅(qū)動電路寄生電感的影響。為保證SiC MOSFET的可靠關斷，應采用負壓關斷？驅(qū)動部分還需負電源么？謝謝！

鄭姿清：我們推薦碳化硅單管的話，可以使用零壓關斷，但如果是模塊或者是寄生電感比較不好的環(huán)境，容易引起寄生導通的情況下，可以用一點點負壓，但是這個負壓也不能用的太大。英飛凌有專門的AN2018-09，里面有寫這個負壓對長期可靠性的影響。如果您用的是負壓關斷的話，配的驅(qū)動肯定是要隔離的，不能用電平位移款的，而且用隔離驅(qū)動的時候也要相應的用負壓。

應用相關問題

Q（尾號3658）我有做過一個案子，是反激電源?？蛻粼O計方案上無RCD，為了解決Drain腳尖刺，客戶Drain腳對地并電容（CCM設計，并100pF無作用），另外要求我們FIB驅(qū)動能力變?nèi)酢５钱斘覀儼羊?qū)動變?nèi)趿撕?，發(fā)現(xiàn)并電容時，Drain腳尖刺反而變大了，有點令人費解了?？煞駨腗OS的角度，去解釋一下這個現(xiàn)象？

施三保：SiC MOSFET DS端口不建議放電容，在高壓應用場合會產(chǎn)生大的開關損耗，P=CV^2；為了EMI等可以考慮更小的10pf電容。關于VDS應力問題，驅(qū)動電阻加大，理論上VDS尖峰會變小，VDS尖峰一般是由于變壓器漏感，器件和布板漏感與MOSFET COSS諧振引起的，也需要檢查一下測試方法和誤差。

Q（尾號5497）SiC模塊的dv/dt很大，會導致模塊的Vds尖峰電壓很高，需要加snubber電容嗎？另外SiC驅(qū)動需要負壓關斷嗎？為什么負壓不能太低？

鄭姿清：可以考慮加可以承受高dvdt的吸收電容，否則電容容易發(fā)熱。我們推薦碳化硅單管的話，可以使用零壓關斷，但如果是模塊或者是假象寄生電感比較不好的環(huán)境，容易引起寄身導通的情況下，可以用負壓關斷來解決寄生導通，但負電壓不能太低，不然Vth會增加，請參考英飛凌的應用筆記AN2018-09。

Q（尾號1336）碳化硅一般用于多大功率可以節(jié)省成本，適用于什么架構，普通的反激電源也可以用嗎？

施三保：一般而言，普通硅MOSFET適用的架構，碳化硅MOSFET也適用，更適用于高壓應用場合，這樣可以減少MOSFET和驅(qū)動器的數(shù)量，減小PCB成本，降低磁性器件尺寸，這樣達到降低系統(tǒng)成本。尤其一些續(xù)流時間段，軟開關的場合，避免碳化硅MOSFET體內(nèi)二極管長期工作。

Q（尾號5296、6080）SiC MOS并聯(lián)均流需要注意哪些？SiC MOS可以并聯(lián)使用嗎？

郝欣：SiC MOS可以并聯(lián)。英飛凌產(chǎn)品在多個客戶和領域都有成功的經(jīng)驗。首先，器件的設計需要較好的對稱性，PCB LAYOUT或母線排布也應該盡量對稱。我們之前在很多公開論壇上也講過這個問題，請觀眾英飛凌工業(yè)半導體微信公眾號，上面有一些類似的技術文章，也有未來研討會的預告。

測試相關問題

Q（尾號6811）電流探頭和電壓探頭的對準怎么校準？

鄭姿清：延時是可以校準的，具體方法是在IGBT的開通時，把電壓的下降點和電流的上升點調(diào)在同一個時間點上，如下圖黑線所示，藍色代表VCE，紅色代表IC。因為理想狀態(tài)下IGBT需要在換流結束后CE電壓才會減小，但實際電路中由于有系統(tǒng)母排雜散電感的存在，C、E電壓會在IGBT橋臂有di/dt時就開始下降了。如果實測中CE電壓下降的位置與IC電流上升的位置不在同一個時間點，說明電壓探頭與電流探頭的時間延遲不一致，需要校準。

Q（尾號5081）有沒有什么辦法可以去除柵極上的電壓干擾呢？發(fā)現(xiàn)場管的漏級接的電壓越高，采用的管子越高速，管子的柵極在開關電路切換中，柵極上越容易產(chǎn)生電壓噪聲，連續(xù)震蕩幾us到幾十us后才穩(wěn)定下來！

鄭姿清：要避免測量時的電感引入雜散電感越小越好，探頭最好直接在器件管腳根部測量。在實驗直播視頻中有一些解釋的。

評估板相關問題

Q（尾號4019、7476）座子是啥樣的？

鄭姿清：如下圖：

Q（尾號3266）旗艦店只是子板，測試母版需要在官網(wǎng)購買，可以買得到嗎？海關會被扣嗎？

郝欣：目前我們的庫存很少，已經(jīng)在直播當天售罄。子板和母版的制作正在緊鑼密鼓的進行。請耐心等待。