共模瞬態(tài)抗擾度
　　工業(yè)應(yīng)用中的快速功率開(kāi)關(guān)可以提供高于 50 V/ns 的壓擺率。這是減少動(dòng)態(tài)損耗并實(shí)現(xiàn)更高系統(tǒng)效率的理想功能。不過(guò)，快速瞬變可能會(huì)在相關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器中產(chǎn)生干擾。在高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器中，次級(jí)側(cè)的快速瞬態(tài)可能會(huì)在初級(jí)接地中產(chǎn)生振蕩。在最壞的情況下，這可能會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致 SiC MOSFET 意外導(dǎo)通。
　　圖 1 顯示了 STGAP2S 器件在直流電壓 Vdc=1500 V 的非?？斓乃矐B(tài)（正瞬態(tài)和負(fù)瞬態(tài)）期間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。波形表明，即使壓擺率約為 120 至 130 V/ns，柵極驅(qū)動(dòng)器能夠正確操作并保持所需的輸出狀態(tài)。
　　通過(guò)米勒電容耦合
　　漏極至源極電壓中的高轉(zhuǎn)換速率瞬態(tài)也會(huì)通過(guò)米勒電容 (MC)（即 MOSFET 漏極和柵極之間的寄生電容）引起柵極振蕩。為了最大限度地減少這種影響，STGAP2S 的變體之一 STGAP25CM 提供了有源米勒鉗位 (AMC)，請(qǐng)參見(jiàn)圖 2。
　　零件編號(hào)# 頻道包裹隔離欠壓閉鎖輸出配置
　　STGAP2SM單身的SO-8N1.7kV9.1V分開(kāi)開(kāi)/關(guān)
　　STGAP2單片機(jī)單身的SO-8N1.7kV9.1V米勒鉗
　　STGAP2D雙重的SO-16N1.7kV9.1V單路輸出
　　STGAP2HSM單身的SO-8W6kV9.1V分開(kāi)開(kāi)/關(guān)
　　STGAP2HSCM單身的SO-8W6kV9.1V米勒鉗
　　STGAP2碳化硅單身的SO-8W6kV15.5V分開(kāi)開(kāi)/關(guān)
　　STGAP2SiCSC單身的SO-8W6kV15.5V米勒鉗
　　表 1：STGAP2 技術(shù)的產(chǎn)品組合
　　 稱(chēng)為開(kāi)啟閾值的典型值，如數(shù)據(jù)表中所述。
　　圖 1：在 STGAP2S 中測(cè)得的正瞬態(tài)和負(fù)瞬態(tài)，VDC=1500V。
　　在需要快速硬開(kāi)關(guān)瞬態(tài)的應(yīng)用中，推薦使用 AMC 功能與 SiC MOSFET 一起使用。圖 3 描繪了使用 SCTW35N120G2V（STMicroElectronics 的 650V 額定電壓 SiC MOSFET）的半橋逆變器的理想化波形 [6]。由于假設(shè)輸出電流為正，因此低側(cè)開(kāi)關(guān) (S2) 在續(xù)流時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟。 S2 關(guān)斷后經(jīng)過(guò)短暫的死區(qū)時(shí)間后，高側(cè)開(kāi)關(guān) S1 導(dǎo)通。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，S1 的 VDS 變?yōu)榱悖瑢?dǎo)致 S2 的 VDS 增加。兩種瞬變具有相同的轉(zhuǎn)換速率。處于截止電壓的S2的柵極電壓VGS現(xiàn)在通過(guò)米勒電容的耦合而被上拉。同理，當(dāng)S1關(guān)斷時(shí)，VGS被拉低。對(duì)稱(chēng)地，當(dāng)輸出電流為負(fù)時(shí)，S1 中預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)相同類(lèi)型的振蕩。
　　　圖 2：STGAP2S 的可用選項(xiàng)。
　

　　圖 3：采用 SIC MOSFET 的半橋逆變器以及 VDS 和 VGS 的理想波形。

　　圖 4：半橋逆變器中的 VGS 波形，使用 STGAP2S 的兩種變體。

　　表 2：采用 SO-8W 封裝的 STGAP2H 器件的電壓特性。
　　關(guān)閉狀態(tài)期間 VGS 的正向和負(fù)向振蕩都會(huì)對(duì)器件和系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。正振蕩可能會(huì)導(dǎo)致 MOSFET 寄生導(dǎo)通，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)半橋發(fā)生擊穿。另一方面，負(fù)振蕩可能會(huì)使 VGS 超出安全操作區(qū)域 (SOA)，并觸發(fā)設(shè)備中的退化機(jī)制。
　　從圖 4 中的波形可以看出，ACM 能夠在關(guān)閉狀態(tài)期間將 VGS 的正負(fù)尖峰降低至安全值。如圖所示，當(dāng)由 STGAP2SM 驅(qū)動(dòng)時(shí)，SiC MOSFET 的 VGS 可以實(shí)現(xiàn)正值，但會(huì)帶來(lái)寄生導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于 STGAP2SCM，相同的配置呈現(xiàn)出低得多的尖峰，永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到正值。
　　同理，圖4右側(cè)的負(fù)向振蕩也減少了。 STGAP2SM 的配置呈現(xiàn)低于絕對(duì)最小柵極電壓的負(fù)峰值，對(duì)于 SCTW35N65G2V，該電壓為 VGS,min=-10V。使用 STGAP2SCM，負(fù)尖峰永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到 VGS,min。
　　隔離電壓
　　SO-8W 封裝內(nèi)的柵極驅(qū)動(dòng)器（請(qǐng)參閱表 1）具有 6 kV 的隔離度。根據(jù) UL1577，該電壓與生產(chǎn)過(guò)程中的測(cè)試電壓相關(guān)。表 2 顯示了采用 SO-8W 封裝的 STGAP2H 系列電壓特性的更多詳細(xì)信息。
　　欠壓鎖定 (UVLO)
　　欠壓鎖定 (UVLO) 是一種保護(hù)功能，存在于所有 STGAP2 器件中。它可以防止電源開(kāi)關(guān)被低于其要求的電壓驅(qū)動(dòng)。當(dāng)次級(jí)側(cè)的電源電壓（即 VH 和 GNDISO 引腳之間的電壓）降至某個(gè)值以下時(shí)，UVLO 保護(hù)被激活。
　　IGBT 和超級(jí)結(jié) MOSFET 的工作柵極電壓在 +12 V 至 +15 V 之間。低于此范圍，MOSFET 的導(dǎo)通電阻（或 IGBT 的飽和電壓）開(kāi)始增加，隨之而來(lái)的是開(kāi)關(guān)。該開(kāi)關(guān)還可能開(kāi)始以線性模式運(yùn)行，導(dǎo)致熱失控和設(shè)備故障。同樣的情況也可能發(fā)生在 SiC MOSFET 中。然而，由于柵極上需要更高的電壓（從 +18V 到 +20V），UVLO 激活的值需要相應(yīng)增加。
　　圖 5 顯示了 STW90N65G2V [5] 的輸出特性。圖中的 VI 曲線是在室溫下針對(duì)不同柵源電壓 VGS 值獲得的。圖表下方的值是在漏極電流為 40 A 時(shí)計(jì)算出的電流傳導(dǎo)功耗。當(dāng) VGS = 18 V（該器件的標(biāo)稱(chēng)值）時(shí)，產(chǎn)生的功耗約為 28 W。
　　　圖 5 – SCTW90N65G2V SiC MOSFET 的輸出特性，以及計(jì)算的不同柵源電壓下的傳導(dǎo)損耗。
　　如果柵極驅(qū)動(dòng)器的電源電壓下降，也會(huì)影響 VGS。在圖表中，我們有 VGS = 12 V 的示例，這已經(jīng)使傳導(dǎo)損耗幾乎增加了一倍。進(jìn)一步降低將導(dǎo)致 MOSFET 以線性模式運(yùn)行。極高的相關(guān)損耗可能導(dǎo)致 MOSFET 因過(guò)熱而失效。
　　為了避免這種情況，STGAP2SiCS [5] 器件的 UVLO 已增加至 15.5 V。即使對(duì) MOSFET 應(yīng)用雙極驅(qū)動(dòng)，這也能保證適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。例如，如果向 MOSFET 施加 -3V 的負(fù)關(guān)斷電壓，這將使有效激活電壓降至 +12.5V，對(duì)于 SiC MOSFET 來(lái)說(shuō)仍然足夠安全。