ZHCABN2 February 2022 UCC14240-Q1
3.5 输出电压要求
IGBT 和 SiC MOSFET 之间的另一个重要区别是它们的 ID (IC) 与 VDS (VCE) 输出特性。图 3-2 中的左侧曲线显示了 SiC MOSFET 的 ID 与 VDS，而右侧曲线描绘了 IGBT 的 IC 与 VCE。两者都是 1.2kV 额定器件。
图 3-2 1200V，100A，SiC 与 IGBT，VI 特征
IGBT 曲线在线性区域斜率较大，而在饱和区域斜率几乎为零。线性区域、欧姆区域和饱和区域之间的切换是非常明显，因此对于任何大于阈值电压 VCE(th) 的集电极-发射极电压，IGBT 表现为电压控制的电流源。
相反，与 IGBT 相比，SiC 曲线没有明确的线性区域或饱和区域，并且 ID 与 VGS 的变化要小得多。因此，SiC MOSFET 被认为是低增益或中等增益器件，其特点是 RDS(ON) 持续下降直至漏源击穿电压。因此，最好以尽可能接近其击穿电压的正 VGS 开启 SiC MOSFET。例如，考虑两个工作点 VGS1 和 VGS2，如图 3-2 的 SiC IV 曲线中突出显示。
比较两个工作点显示，当 VGS2=13V 与 VGS1=15V 相比，导通时 RDS(ON) 增加了 32%，相应的传导损耗高出 1.32 倍。这种行为意味着 SiC 更像是压控电阻器。应严格调节 VDD 导通偏置电源，以允许在尽可能接近 15V 的电压下运行。
一些 SiC MOSFET 制造商建议 VDD 精度为 5% ，但在牵引逆变器应用中，设计人员往往要求 VDD 精度为 3% 甚至 1.5%。无论是使用电源模块还是分布式反激式转换器等分立式设计，实现如此高的调节精度都可能很困难，通常需要使用低压降 (LDO) 线性稳压器进行额外的后置稳压。优于 1.3% 的电压调节是 UCC14240-Q1 的关键特性之一，使其非常适合将 SiC MOSFET 增强至最低 RDS(ON)，而无需 LDO 或分立的后置稳压电路。
IGBTs 和 SiC MOSFET 之间的另一项显著区别是 VGS(th) (VCE(th)) 导通阈值电压。对于图 3-2 中所示的两个器件，这在每个图表的右下角都有说明。SiC MOSFET 具有较低的最小 VGS(th)，能以高 dV/dt 进行开关，使其更容易受到半桥配置中 dV/dt 感应导通的影响。在这种情况下，半桥的低侧 MOSFET（例如牵引逆变器中使用的 MOSFET）会在 VGS 命令其处于关闭状态时无意中导通。避免这种情况的一种方法是在关断期间施加负电压，以提供额外的裕度来防范低 VGS(th)。UCC14240-Q1 提供开关电容器电压以产生稳定的负 VEE 电压，从而可靠地关断 SiC 和 IGBT 晶体管开关。这是栅极驱动器偏置解决方案的必要组成部分，可确保 SiC 或 IGBT 模块在恶劣的汽车环境中的稳健性。