2020.03.31 SiCパワーデバイス

SiC MOSFETのブリッジ構成

SiC MOSFET：ブリッジ構成におけるゲート－ソース間電圧の挙動

この記事のキーポイント

・「SiC MOSFET：ブリッジ構成におけるゲート－ソース間電圧の挙動」を考察していくに当たって、MOSFETをブリッジ構成で使用する最も簡単な同期方式boost回路を例とする。

・例示回路の構成、動作、電圧・電流波形を理解する。

「SiC MOSFET：ブリッジ構成におけるゲート－ソース間電圧の挙動」を考察していくに当たって、今回はその前提となるブリッジ構成と動作に関する説明をします。

SiC MOSFETのブリッジ構成

以下に示す回路図は、MOSFETをブリッジ構成で使用する最も簡単な同期方式boost回路です。この回路に使用されているSiC MOSFETのハイサイド（HS）とローサイド（LS）は交互にオンしており、HSとLSが同時にオンすることを防止するために、HSとLSが共にオフしているデッドタイムが設定されています。下右の波形が、そのゲート信号（V_G）タイミングを示しています。

MOSFETをブリッジ構成で使用する最も簡単な同期方式boost回路の例 / ブリッジ構成同期方式boost回路における同時オン防止のためのデッドタイムを生成するゲート信号の例

この回路におけるHSおよびLSのMOSFETのドレイン－ソース電圧（V_DS）とドレイン電流（I_D）の波形の概形を以下に示します。この波形は、インダクタLの電流が連続動作となる、いわゆるハードスイッチング状態を前提にした波形です。

横軸は時間を表し、時間領域Tk（k=1～8）の定義は各々以下の通りです。

T1： LSがONしMOSFETの電流が変化している期間
T2： LSがONしMOSFETの電圧が変化している期間
T3： LSがONしている期間
T4： LSがOFFしMOSFETの電圧が変化している期間
T5： LSがOFFしMOSFETの電流が変化している期間
T4～T6： HSがONするまでのデッドタイム期間
T7： HSがONしている期間（同期整流期間）
T8： HSがOFFしLSがONするまでのデッドタイム期間

次回からはこれらを前提に話を進めていきますので、このブリッジ回路の動作、そして電圧・電流の波形をイメージできるようにしてください。