為了確定柵極驅(qū)動(dòng)電路的要求,以及它們與傳統(tǒng)硅MOSFET驅(qū)動(dòng)器的區(qū)別,我們必須將硅FET器件和eGaN FET器件的參數(shù)進(jìn)行比較(表1)。在考慮柵極驅(qū)動(dòng)要求時(shí),eGaN FET的三個(gè)最重要參數(shù)電感器工廠是:最大允許柵極電壓、柵極閾值電壓、“體二極管”壓降。
與傳統(tǒng)硅器件相比,eGaN FET最大允許的柵極至源極電壓是較低的。其次,其柵極閾值與大多數(shù)功率MOSFET相比也是較低的,但它受負(fù)溫度系數(shù)的影響沒(méi)那么大。第三,“體二極管”正向壓降要比同等的硅MOSFET高1V。
柵極下拉電阻
eGaN FET提供的一大優(yōu)勢(shì)是其可實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)速度。然而,伴隨這個(gè)新功能的更高di/dt和dV/dt不僅要求布局具有更小的寄生電容、電阻和功率電感,而且還會(huì)給柵極驅(qū)動(dòng)器增加一些新的考慮因素。讓我們看一個(gè)半橋電路,該電路使用一個(gè)具有高dV/dt導(dǎo)通值的補(bǔ)償器件,如圖1所示。‘米勒’充電電流從漏極(開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn))經(jīng)過(guò)CGD和CGS直到源極,以及通過(guò)CGD到RG(內(nèi)部柵極電阻)和RSink(柵極驅(qū)動(dòng)器吸收電阻)再到源極。避免這個(gè)器件dV/dt(米勒)導(dǎo)通的條件是:
其中:功率電感制造商α= 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)時(shí)間常數(shù)(RG + RSink) x (CGD + CGS) dt = dV/dt 開(kāi)關(guān)時(shí)間。因此,為了避免eGaN FET的米勒導(dǎo)通,有必要限制器件柵極和源極之間的總電阻路徑(內(nèi)部柵極電阻RG和外部柵極驅(qū)動(dòng)吸收電阻RSink)。有人可能會(huì)辯稱(chēng),對(duì)于具有良好米勒比率(QGD/QGS(VTH)《1)的器件來(lái)說(shuō),不必有這樣的要求。但實(shí)際上,由于QGD會(huì)隨功率電感器VD而增加,這個(gè)比率將隨著開(kāi)關(guān)電壓的增加而慢慢變差,因此不能單單依靠它來(lái)防止米勒導(dǎo)通。