SiC 为什么MOSFET需要特殊的栅极驱动器？

电子爱好者网报道(文章 / 从特斯拉开始的梁浩斌 Model3 大规模应用于比亚迪汉。 SiC 起初，在不到十年的时间里，随着电动汽车市场的快速扩张，汽车技术迭代周期正以前所未有的速度缩短， 2025 2008年，碳化硅已经完成了从高档到“白菜”的转变，并迅速完成了普及过程。

我国国信证券数据显示， 2025 年 1 月新能源上险乘用车主驱动模块 SiC MOSFET 比例为 18.9%，800V 型号的渗透率大约是 15%，800V 型号中碳化硅的渗透率为 71%。

SiC 随着其应用越来越广泛，相应的栅极驱动也越来越受到重视。

传统的 Si MOSFET 由于同样需要栅极驱动， MCU 一般来说，输出信号电压是 3.3V/5V，不能直接驱动。 MOSFET，所以栅极驱动器起到放大功率的作用， MCU 适当的输出信号转换 MOSFET 驱动电压，确保设备完全导通或关闭。

其次 MOSFET 为了实现开关转换，驱动器提供瞬时大电流，以克服寄生电容，从而减少开关的延迟和消耗，所有源极和漏极电容都需要快速放电。

不过，对于 SiC MOSFET 因此，需要专门的栅极驱动。因为， SiC MOSFET 通常需要更高的正栅极电压，例如 18V 至 20V 可以完全导通，而且 Si MOSFET 一般是 10V 至 15V。

在 SiC MOSFET 在中间，提高正栅极电压能有效地降低导通电阻， SiC 材料特性有关。

MOSFET 导电通道依赖于半导体表面栅极电压形成的通道。当栅极电压超过阈值电压时，栅极电场吸引载流子形成导电通道。栅极电压越高，栅极电场越强，通道内载流子浓度越高，导电能力越强，通道电阻越低。

不过 SiC 电子迁移率 900 cm ² / ( V · s ) 相比硅 1500 cm ² / ( V · s ) 为了形成足够浓度的载流子，需要更高的正栅极电压来填补迁移率的劣势。

SiC 导通电阻由多部分电阻串联而成，包括沟道电阻、衬底电阻、JFET 区域电阻等。当栅极电压升高时，通道电阻显著降低，因此整体导通电阻降低。

但是同时，栅极驱动器也要控制正栅极电压不能超过最高值，以保证正栅极电压。 SiC MOSFET 器件。

SiC MOSEFT 另外还具有高频开关的特点，所以面对高开关速度，SiC MOSFET 格栅驱动器需要解决两个问题：抑制开关的暂态影响，减少米勒效应的影响。

SiC MOSFET 开关速度可以达到 100 V/ns 上述，超高的开关速率会引起高频振荡和干扰信号（EMI），然后，为了解决这个问题，栅极驱动器需要设计低寄生电感，减少环路震荡；提高驱动电阻匹配，平衡开关速度和 EMI。

在快速开关时，米勒电容耦合可引起栅极电压起伏，SiC 通过动态管理驱动电流或集成米勒钳位电路，专用驱动器可抑制误导通风险。

另外，因为现在 SiC 比如比亚迪最近推出的高压领域，很常见。 1000V 使用的平台 1500V SiC MOSFET。栅极驱动器在高压应用中与高压和低压侧连接， SiC MOSFET 电压变化率瞬间开关 dv/dt 可超过 50 V/ns，在高 dv/dt 在场景中，需要确保驱动器能够准确地传输控制信号，避免因共模噪声而造成误触发或损坏。

因此 SiC 格栅驱动器需要具有较高的共模暂态抗扰性能。（CMTI），通常需要大于 100 kV/ µ s。比如最近英飞凌推出的 EiceDRIVER ™ 6.5A 5.7 kVrms 单通道栅极驱动器 MC12H1ED314x，CMTI 大于 300kV/ µ s；纳芯微 NSI6601/NSI6601M 隔离式单通道栅极驱动器 CMTI 最低为 150V/ns。

一般而言，栅极驱动是连接控制指令和 SiC MOSFET 通过电荷管理、电压放大、寄生抑制和保护功能，保证了桥梁的安全性 SiC MOSFET 高效率可靠运行。随着电动汽车电压的不断提高， SiC 随着进一步普及，栅极驱动也将获得更大的应用空间。

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