MOS管尖峰電壓,MOS管尖峰產(chǎn)生原因-KIA MOS管

MOS管尖峰產(chǎn)生的原因主要與電壓電流的瞬態(tài)變化以及寄生參數(shù)（電感、電容）有關，特別是在高頻開關時。

在MOS開通過程中，伴隨很大的電壓瞬變，即dv/dt，從而在寄生電容中產(chǎn)生大的位移電流Cdv/dt，形成電流尖峰；在MOS關斷過程中，通道內產(chǎn)生電流瞬變，di/dt，瞬變電流在寄生電感端產(chǎn)生尖峰電壓Ldi/dt。

MOS的關斷速度太快，導致漏極dv/dt過高，布線沒布好，導致分布參數(shù)過大，吸收電容過小，也會產(chǎn)生尖峰。

SiC MOSFET中，由于開關的時候電壓和電流的急劇變化，器件的封裝電感和周邊電路的布線電感影響變得無法忽視，導致漏極源極之間會有很大的電壓尖峰。

根據(jù)公式u=-Ldi/dt，在削減尖峰時可以從這幾個方面進行考慮：

1. MOSFET關斷前的電流；

2. 開關速度；

3. 電路中電感（包括寄生電感）。

MOS管的等效模型中，電容是必不可少的，四個電極（柵極，漏極，源極，體電極）兩兩之間都存在電容。柵極與源極/體電極電容主要影響靜態(tài)特性和開關時的驅動能力，比如閾值電壓和柵極充電電荷。漏極和源極/體電極電容對器件的影響會小一些，通常關注較少。漏極和柵極間的電容就是常說的密勒電容，對器件開關特性具有較大影響，也是MOS管開啟時出現(xiàn)電流尖峰的原因。

MOS管尖峰,尖峰電壓

MOS管等效電路圖

電感來自于負載電感和走線的寄生電感，它主要造成了MOS管關斷時的電壓尖峰。電容電感之所以會影響到器件的開關特性，可以歸因于兩句話，“電容兩端的電壓不能突變，流過電感的電流不能突變”。器件的開啟或關斷過程，就是器件的電壓/電流發(fā)生變化的過程。既然有變化，就必有隨時間的變化率，即dV/dt和和dI/dt。電容的位移電流與電容大小有關，即Ic=C*dV/dt；電感兩端的感應電動勢與電感大小有關，即Vi=L*dI/dt。

MOS管尖峰,尖峰電壓

二極鉗位管感性負載開關電路圖

所謂信號尖峰，也就是在曲線上升到峰值后，出現(xiàn)下降，之后繼續(xù)下降，或趨于平穩(wěn)。在MOS管開關過程中，信號尖峰過后，通常會趨于平穩(wěn)。在二極管鉗位感性負載電路中，MOS管開啟時，電流上升，上升到一定值后，電壓開始下降，存在dV/dt。密勒電容和dV/dt如果都較大，將需要一個較大的位移電流。如果這個位移電流大于器件開啟后的穩(wěn)定電流，之后會逐步減小到穩(wěn)定電流，在曲線上形成電流尖峰。此時，如果二極管是非理想的，其反向恢復電荷將導致更顯著的電流尖峰。在MOS關斷過程中，電壓上升，上升到一定值時電流開始下降，存在dI/dt。如果寄生電感和dI/dt都比較大，會產(chǎn)生較大的感應電動勢。當感應電動勢大于器件關斷后的穩(wěn)定電壓時，將形成一個電壓尖峰。

MOS管大電流關斷為什么出現(xiàn)尖峰電壓？

尖峰電壓屬于浪涌電壓里的一種，持續(xù)時間極短但數(shù)值很高。電機、電容器和功率轉換設備（如變速驅動器）是產(chǎn)生尖峰電壓的主要因素。雷電擊中室外的輸電線路也會引起極危險的高能瞬變。它們會在低壓電源電路中定期發(fā)生，峰值可能會達到數(shù)千伏。

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