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2021.10.26 SiCパワーデバイス

ドライバソース端子の有無による違いと効果

ドライバソース端子によるスイッチング損失の改善

この記事のキーポイント

・ドライバソース端子を備えることで、VGS_INTに対するVLSOURCEの影響を排除できる。

・これによりターンオン速度を改善できる。

前前回、ドライバソース端子の効果を解説する前提として、ドライバソース端子を持たない従来パッケージMOSFET(以下、従来MOSFET)における、スイッチング動作中の電圧を確認しました。今回は、ドライバソース端子を備えたMOSFETの動作とドライバソース端子の効果を確認します。

ドライバソース端子の有無による違いと効果

下の左図は、従来MOSFETの駆動回路、右下はドライバソース端子を備えたMOSFETの駆動回路です。違いは、駆動回路のリターン線の接続であり、従来MOSFETではソース端子に接続され、ドライバソース端子を備えたMOSFETではドライバソース端子に接続されており、ソースは別途パワーソース端子となっています。また、各青色の矢印でスイッチング動作中の電圧を示してあります。

ドライバソース端子がない場合のMOSFETスイッチング動作中の電圧、ドライバソース端子を備えている場合のMOSFETスイッチング動作中の電圧

スイッチング動作中の電圧は、青色の矢印が示すようにどちらも同じように発生します。あらためて説明すると、VGが印加されMOSFETがターンオンするとIDは増加し、LSOURCEに図中(I)の方向にVLSOURCEが発生します。ゲート端子には電流IGが流入するため、RG_EXTで電圧降下VRG_EXT(I)が発生します。

このように、発生する電圧は同じですが、従来MOSFETの場合は、VLSOURCEとVRG_EXT(I)がターンオン時の駆動回路網に含まれるため、MOSFETのターンオン動作に必要なチップ上の電圧VGS_INTが減少して、結果としてターンオン速度の低下を招いています。対してドライバソース端子を備えている場合は、IDはパワーソース端子に流れドライバソース端子には流れず駆動回路網に含まれないため、VGS_INTに対するVLSOURCEの影響を排除できます。これを式で示します。

ドライバソース端子の有無による違いと効果

ドライバソース端子を備えている場合は ドライバソース端子の有無による違いと効果 の項(=VLSOURCE)を排除できるため、VGS_INTにこの分の電圧が影響しないことがわかります。これが、ドライバソース端子の効果であり、これによりターンオン速度を改善できます。

次回は動作波形からドライバソース端子の効果を確認する予定です。

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