大家已熟知Microchip 收購了全球知名功率半導體器件廠商Microsemi，其SiC MOS管器件編號為MSCXXXSMAXXX 。 VGSon 小於20V 的設計
由於SiC 的帶隙較寬，所以反轉MOS 柵極電晶體半導體需要使用比矽片更高的電場。我們可以通過提高施加的VGSon 或減少柵極氧化物的厚度來增強電場。提高VGSon 可能需要使用全新的柵極驅動器設計，而減少氧化物的厚度則會使器件更容易發生故障。提供更大電流的第三種方法就是加大裸片尺寸，但這也會增加成本。從技術和商業角度來看，使用全新的柵極驅動器設計顯然是最優之選，但如果無法實現理想的VGSon = 20V，我們應做出哪些妥協？
對RDSon 的影響
當使用較低VGSon 電壓驅動時，設計人員應分析RDSon在相關結溫範圍內是如何變化的。如果相關Tj 範圍內的RDSon 始終保持在VGSon = 20V 時的RDSon 範圍附近，則最終設計可以適應這些微小差異，並且具有極高的穩健性。對於Microchip SiC MOSFET，在生產中進行的RDSon 測量表明，依靠VGSon = 20V 時的數據就能夠很好地預測出VGSon = 18V 時RDSon ；對於Tj = 175°C 條件下的1200V SiC MOSFET， VGS = 18V 時的RDSon僅比VGS = 20V 時的RDSon 高4%。
相比之下，在比較VGSon = 20V 與VGSon = 15V 時的RDSon 時需要特別小心。VGSon = 15V 時的RDSon 要高出大約4 倍，具體取決於器件閾值電壓VGS(th)。因此，Microchip 並不建議在VGSon = 15V 下驅動MSCXXXSMAXXX 類型的SiC MOSFET。如果必須以15V 電壓驅動，則應提供足夠的RDSon 設計裕量。請聯繫您當地的Microchip 銷售辦事處尋求支持。
並聯SIC MOSFET
關於並聯SiC MOSFET 和VGSon < 20V 的情況，還有最後一點需要加以說明。從圖表中可以看出，在整個相關Tj 範圍內，RDSon 的溫度係數可能不是正值。作為極端案例，可以假設在VGSon = 15V 時使用700V SiC MOSFET。這種柵極驅動條件的結果就是SiC MOSFET具有Tj 最高為80-100°C 的負溫度係數。確保並聯器件平均分攤電流具有一定風險，我們應在設計中採取相應的防護措施。但是，如前所述，使用VGSon = 18V 是最簡單的解決方案，並且適用於大多數應用。
峰值電流能力
當使用較低VGSon 電壓驅動時， MOSFET 通道不會得到完全增強，且最大電流會減小。
圖2 為Tj = 150°C 時，MSC360SMA120B 在不同驅動電壓下的I-V 曲線圖。請注意， VGSon = 20V 和VGSon= 18V 時， RDSon 曲線之間的間距比較小，相比之下，隨著VGSon 逐漸降至16V 以下，RDSon 的差異也越來越大。還需要考慮以下幾點：
• 可能無法觸發基於最大電流的過流保護機制。設計人員應考慮到VGSon 越低，RDSon 的可變性越大。
• VGSon 越低，小信號跨導（gm）就越高。這種效應會導致開關不穩定，因為當漏極- 源極電壓較高時， VGS 可能處於中間範圍，從而導致短路事件（峰值短路電流將由VGSon 精確值及其持續時間決定。請參見下一小節）。 短路耐受時間當使用較低VGSon 電壓驅動時，短路情況下的最大電流將會降低，從而延長短路耐受時間。 下圖3顯示了在VDS = 350V、470V 和560V 以及VGSon= 20V、18V 和15V 下測量的MSC035SMA070B 短路耐受時間（short circuit withstand time，SCWT）與柵極和漏極電壓之間的關係。可以看出，漏極電壓是影響SCWT 的最重要因素，其次是VGS。  在可能發生短路的應用中，應考慮以下情況： • 數據手冊中指定的SCWT為發生故障前的典型時間，故障由器件不再具備適當電氣功能來界定。現實情況下，故障可能在器件關閉後發生，而此時產生的潛熱會導致不可逆損壞。本質上，當測量結果表明會發生故障時，故障並未發生。由於存在這種延遲，數據手冊中的SCWT 只能視為一個典型數字。 • 在發生指定數量的短路事件後，指定數量的器件仍能正常運行，這才是更為合理的要求。 • 通過加大器件尺寸或使用多個可在更低電流下驅動且具有源極負反饋的器件，可延長短路耐受時間。如需獲取更多指導和見解，請聯繫您當地的Microchip銷售團隊。 設計壽命下圖4表明，VGSon 每增加2.5V，柵極氧化物的設計壽命就會減少一個數量級。這種關係適用範圍比較廣。由於損壞會隨著時間推移而增加，所以這是一種磨損故障機理。  柵極氧化物的壽命主要由穩態柵極導通驅動電壓決定。柵極的+23V 最大額定值是基於器件設計壽命的穩態柵極電壓建議值。由於VGSon 的瞬態過沖持續時間比較短，所以不會對器件壽命產生實質性影響。例如，假設在25V 電壓以及20V 標稱柵極電壓下，矩形過沖時間為20 ns。根據氧化物壽命圖，在脈衝過程中，氧化物的降解速度高出80 倍。然而，當開關頻率為100 kHz時，占空比為20/100,000 = 0.002。相對應力僅為80 x0.002 = 16%。 應注意一點，在封裝引腳處無法觀察到瞬態VGS。由於存在柵極和源極引腳電感，所以測量實際柵極電壓過沖會比較困難。由於柵極電容較高，因此柵極驅動通常為過阻尼狀態，且很少會出現過沖問題。這在模擬中最容易確定。 VGSon 總結Microchip SiC MOSFET 可在+18V 驅動電壓下運行，與建議的+20V 驅動電壓相比，在+18V 驅動電壓下運行的性能損失很小。從上述圖表中可以看出，RDSon 在25°C下的增幅要比100°C-150°C下更大。通常情況下，如果裸片溫度高，系統受導通損耗的影響會比在25°C下受溫差的影響更小。儘管在相同柵極電阻下，開關損耗可能略高，飽和電流會更低，但卻可以延長短路耐受時間。 在低於18V 的VGSon 電壓下運行會存在一定的風險，且只有RDSon 具有足夠裕量的情況下才能使用。在結溫較低的情況下，並聯器件之間的均流可能會出現問題。如果需要低於18V 的VGSon，請聯繫您的Microchip 團隊尋求設計支持。 | 
