電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）從特斯拉Model3和比亞迪漢大規(guī)模應(yīng)用SiC開始，不到十年的時(shí)間里，隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)迅速擴(kuò)張，汽車技術(shù)迭代周期正在以史無前例的速度縮短，在2025年的當(dāng)下，碳化硅已經(jīng)完成了高端到“白菜”的轉(zhuǎn)變，迅速實(shí)現(xiàn)了普及的進(jìn)程。

根據(jù)國信證券數(shù)據(jù)，我國2025年1月新能源上險(xiǎn)乘用車主驅(qū)模塊中SiC MOSFET占比為18.9%，800V車型滲透率約15%，800V車型中碳化硅滲透率為71%。

SiC應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)器也受到了更多的關(guān)注。

傳統(tǒng)的Si MOSFET同樣需要柵極驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)?a target="_blank">MCU輸出的信號(hào)電壓一般為3.3V/5V，無法直接驅(qū)動(dòng)MOSFET，所以柵極驅(qū)動(dòng)器起到功率放大的作用，將MCU輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓，確保器件完全導(dǎo)通或關(guān)斷。

其次MOSFET的源極和漏極電容都需要快速放電以實(shí)現(xiàn)開關(guān)切換，驅(qū)動(dòng)器提供瞬時(shí)的大電流來克服寄生電容，從而降低開關(guān)延遲和損耗。

不過，對(duì)于SiC MOSFET來說，就需要專用的柵極驅(qū)動(dòng)器了。因?yàn)镾iC MOSFET通常需要更高的正柵極電壓，比如+18V至+20V才能完全導(dǎo)通，而Si MOSFET一般是+10V至+15V。

在SiC MOSFET中，提高正柵極電壓可以有效降低導(dǎo)通電阻，這與SiC的材料特性有關(guān)。

MOSFET的導(dǎo)通依賴于柵極電壓在半導(dǎo)體表面形成的溝道，當(dāng)柵極電壓超過閾值電壓，柵極電場(chǎng)吸引載流子形成導(dǎo)電溝道。柵極電壓越高，柵極電場(chǎng)就越強(qiáng)，溝道中的載流子濃度越高，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溝道電阻就會(huì)降低。

不過SiC的電子遷移率900 cm2/(V·s)相比硅1500 cm2/(V·s)要更低，需要更高的正柵極電壓才能形成足夠濃度的載流子，彌補(bǔ)遷移率劣勢(shì)。

SiC的導(dǎo)通電阻由多個(gè)部分的電阻串聯(lián)構(gòu)成，包括溝道電阻、襯底電阻、JFET區(qū)電阻等。當(dāng)柵極電壓升高，溝道電阻顯著降低，于是就降低了整體的導(dǎo)通電阻。

但同時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)器也要控制正柵極電壓不能超過最大值，以保護(hù)SiC MOSFET器件。

SiC MOSEFT還具備高頻開關(guān)的特性，那么面對(duì)高開關(guān)速度，SiC MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器需要解決兩大問題：抑制開關(guān)瞬態(tài)干擾、減小米勒效應(yīng)的影響。

SiC MOSFET的開關(guān)速度可達(dá)100 V/ns以上，超高的開關(guān)速度會(huì)導(dǎo)致高頻振蕩和電磁干擾（EMI），那么柵極驅(qū)動(dòng)器要解決這些問題，需要具備低寄生電感的設(shè)計(jì)，減少環(huán)路振蕩；優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電阻匹配，平衡開關(guān)速度和EMI。

快速開關(guān)時(shí)，米勒電容耦合可能導(dǎo)致柵極電壓波動(dòng)，SiC專用驅(qū)動(dòng)器可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流或集成米勒鉗位電路，抑制誤導(dǎo)通風(fēng)險(xiǎn)。

另外，由于目前SiC常用在高壓領(lǐng)域，比如比亞迪最近推出的1000V平臺(tái)上使用的1500V SiC MOSFET。在高電壓的應(yīng)用中，柵極驅(qū)動(dòng)器鏈接高壓和低壓側(cè)，而SiC MOSFET開關(guān)瞬間的電壓變化率dv/dt可超過50 V/ns，在高dv/dt場(chǎng)景下，需要確保驅(qū)動(dòng)器能準(zhǔn)確傳輸控制信號(hào)，避免因共模噪聲導(dǎo)致誤觸發(fā)或損壞。

因此SiC柵極驅(qū)動(dòng)器需要具備較高的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），一般需要大于 100 kV/μs。比如英飛凌近期推出的EiceDRIVER? 6.5A 5.7 kVrms單通道柵極驅(qū)動(dòng)器1ED314xMC12H，CMTI大于300kV/μs；納芯微NSI6601/NSI6601M 隔離式單通道柵極驅(qū)動(dòng)器CMTI最低為150V/ns。

總的來說，柵極驅(qū)動(dòng)器是連接控制信號(hào)與SiC MOSFET的橋梁，它通過電荷管理、電壓放大、寄生抑制和保護(hù)功能，確保了SiC MOSFET的高效可靠運(yùn)行。而隨著電動(dòng)汽車的電壓持續(xù)提高，以及SiC的進(jìn)一步普及，柵極驅(qū)動(dòng)器也將得到更大的應(yīng)用空間。