ブリッジ回路のスイッチングにより発生する電流と電圧

前回、SiC MOSFETのブリッジ構成におけるゲート駆動回路のターンオン・ターンオフ動作について説明しました。今回は、それら一連のスイッチング動作におけるMOSFETのV_DSおよびI_Dの変化によって、どのような電流と電圧が発生するかを説明します。

以下の回路図はブリッジ構成の同期方式boost回路で、LSスイッチがターンオンした時の例です。回路図にはSiC MOSFETが持つ寄生の容量、インダクタンス、抵抗も示されており、HSおよびLSのSiC MOSFETのV_DSとI_Dの変化に起因して流れる各所のゲート電流（緑色ライン）を示してあります。

I_Dの変化dI_D/dtにより発生する電圧

I_Dの変化によって以下の式（1）で示す電圧が発生します。

これは、SiC MOSFETのソースに存在する寄生インダクタンスにI_Dが流れることにより生じる電圧で、回路図の(I)で起こる事象です。この電圧により電流(I’)が流れます。

V_DSの変化dV_DS/dtにより発生する電流

HSを例に取ると、SiC MOSFETがターンオフしてVDSが変化すると、ゲート－ドレイン間の寄生容量C_GDに電流I_CGDが流れます。この電流は回路図が示すように、ゲート－ソース間寄生容量C_GS側に流れる電流I_CGD1：(II)-1と、ゲート回路側に流れる電流I_CGD2：(II)-2に分かれます。V_DSの変化開始時はゲート回路側のインピーダンスが大きいため、I_CGDはほとんどC_GS側に流れ、この時のI_CGD1は式（2）のようになります。

式からは、C_GDが大きい場合やC_GD/C_GS比が小さくなる場合は、I_CGD1が大きくなることが分かります。

dV_DS/dtおよびd_ID/dtは正にも負にもなるため、それによって発生する電流や電圧の極性はターンオンとターンオフ時で異なってきます。これについては、次回から詳細を説明していきます。