点击下方关注公众号:电源漫谈
关注,分享,点赞,赞赏,在看,支持优质内容!
大家好,我是电源漫谈,最近由于涉及到SiC MOSFET反向恢复的若干讨论,因此在这里做一个基础性的总结。
MOSFET为什么集成了体二极管?
众所周知,不管是SiC MOSFET还是普通的MOSFET,在漏源极之间都有一个体二极管,如图1所示,这是由于漏源之间的PN结形成,为什么漏源极之间存在一个体二极管呢?我们这里从其内部结构谈起。
图1 MOSFET的示意图
一般来说,NMOSFET具有一个P型衬底,在上面做N型反型区,所以就形成了PN结,从衬底B极上施加一个电压,那么就会导通这个PN结,在内部B级和S级是短路的,所以可以看成从S极到D极的PN极二极管,如图2所示。
对应的,PMOSFET也是一样,它是在N型衬底上反型出两个P型半导体区域,衬底B极和D极之间有PN结,P型区在D极,N型区在B级,内部B极连接在S级,所以对应DS之间有一个体二极管,如图1所示的右侧符号。
图2 NMOSFET的结构图
从图2上看,一般NMOSFET的衬底B连接在源极S极,那么左侧的PN结被短路,只有右侧的从衬底到漏极D的PN结。
寄生体二极管有什么作用?
首先,因为MOSFET自带寄生二极管,当VDS过压时,这个寄生二极管会先反向击穿,将大电流引向地,从而一定程度上避免MOSFET被烧坏。
其次,由于存在寄生体二极管,当漏极和源极反接时,直接产生短路,从而可以避免烧坏MOSFET。或者当电路中出现反向感应电压时,为感应电压提供通路,从而避免MOSFET烧坏。
另外,它具有电路运行方面的一些优势,比如在软开关电路中,内部寄生体二极管在ZVS开关模式下实现续流,所以基本没有反向恢复电流。但是,在硬开关变换器中,如半桥,全桥等存在非ZVS续流,会由于体二极管的反向恢复性能较差,导致尖峰电压及关断浪涌电压,对电路运行造成风险。所以,在Si MOSFET电路中,有时候先串联二极管,再反并联快恢复二极管提供薪的续流通路,而在SiC MOSFET的电路中,情况就得到了改善。