SiC 和 GaN 晶体管的栅极驱动器必须根据每个器件的具体特性进行定制。对于高侧栅极驱动器,栅极驱动器和其直流电源必须采取隔离措施。
第一代
SiC MOSFETs 通常在导通状态下需要 +20V 栅极驱动电压 (V
DD),以提供最低的导通电阻。由于栅极导通阈值可以小于 2 V,为了实现最佳的开关可靠性,SiC MOSFET 驱动器通常在关断阶段摆动至负栅极电压。
对于下一代设备,最佳导通和关断电压分别为 +15 或 +18V 和 -3 或 -4V。
栅极驱动器 必须具备非常快的上升和下降时间(大约几纳秒),但除此之外,大多数栅极驱动器都可以与非对称 V
DD 和 V
EE 电源电压使用而不会有任何问题。栅极驱动器的功耗随开关频率的提高而增加,但峰值栅极驱动电流由靠近驱动器电源引脚放置的电容器提供,并且只需要 2 W 至 3 W 的低功耗 DC/DC 转换器。
GaN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 的典型全增强电压为 7V,但如果 V
GS 超过 10 V 就会损坏,这远低于
SiC 栅极驱动器所需的栅极电压。由于 HEMT 结构的低电容栅极沟道的上升和下降时间极快,因此外部栅极驱动中任何过大电感都可能导致电压尖峰或电压振铃,进而超过这些电压限值。因此,6V 栅极驱动电压是一种良好的折衷,既能保持高效率,又能处于安全工作范围内。不同于 SiC MOSFET,HEMT 栅极通道的低电容允许关断电压为零伏。