在IGBT器件的开经由进程程中栅极电荷Qg的充电过程是若何的？

IKZA50N65EH7产品：650 V, 50 A IGBT with anti-parallel diode in TO247-4 package

那么我们上面提到的“米勒电容”是什么呢？相信搞电力电子的同学想必常常被“米勒效应”这个词困扰。

米勒效应增加开关延时不说，还可能引起寄生导通，增加器件损耗。
那么米勒效应是如何产生的，我们又该如何应对呢？在本篇回答，我们来磋商一下。

IGBT门极电压在开关过程中展现出来的平台称为米勒平台。
导致米勒平台的“罪魁罪魁”是IGBT 集电极-门极之间寄生电容Cgc。
由于半导体设计构造, IGBT内部存在各种寄生电容，如下图所示，可分为栅极-发射极电容、栅极-集电极电容和集电极-发射极电容。
个中门极与集电极（or漏极）之间的电容便是米勒电容，又叫转移电容，即下图中的C2、C5。

在IGBT桥式运用中，如果关断没有负压，或者开关速度过快，米勒电容可能会导致寄生导通。
如下图，两个IGBT组成一个半桥，高下管交替开通关断，两个管子不许可同时导通，否则不仅会增加系统损耗，还可能导致失落效。
当下管IGBT开通时，负载电流从下管流过，CE间电压从母线电压降至饱和电压Vcesat。
而此时，上管IGBT必须关断，CE间电压从饱和电压跳变到母线电压。
上管电压的从低到高跳变，产生很大的电压变革率dv/dt。
dv/dt浸染在上管米勒电容上，产生位移电流。
位移电流经由门极电阻回到地，引起门极电压抬升。
如果门极电压高于阈值电压Vth，则上管的IGBT会再次导通，并流过电流，增加系统损耗。

怎么判断是否发生了寄生导通呢？

一个实验帮助理解和不雅观察寄生导通。
在双脉冲测试平台中，让上管在0V和-5V的关断电压条件下，分别作两次测试，不雅观察下管的开通波形。
当Vgs=-5V时，下管开通电流的包裹面积，明显小于当Vge=0V时的电流包裹面积，充分解释，当Vge=0V时，有额外的电流参与了开通过程。
这个电流，便是来自于上管的寄生导通。

如何避免寄生导通？

从器件角度看，有几个主要的参数：

1 低米勒电容 - 米勒电容越小，相同的dv/dt下，位移电流越小。
这一点，英飞凌IGBT7和CoolSiC™ MOSFET尤其出色。
以FP25R12W1T7为例，它的米勒电容Crss仅有0.017nF，比较同电流IGBT4的0.05nF，减少了近2/3。

2 高阈值电压 - 阈值电压如果太低，米勒效应感应出的寄生电压就很随意马虎超过阈值，从而引起寄生导通。
这一条对付IGBT不是问题，绝大部分IGBT的阈值在5~6V之间，有一定的抗寄生导通能力。
但SiC MOSFET不一样，由于SiC MOSFET沟道迁移率比较低，大部分SiC MOSFET会把阈值做得比较低（2~4V），这样虽然可以提高门极有效过驱动电压Vgs-Vth，进而降落SiC MOSFET的通态电阻，但是米勒效应引起的门极电压抬升就很随意马虎超过阈值电压，这一征象在高温时尤其明显，由于阈值电压随温度上升而低落。
英飞凌CoolSiC™ MOSFET由于采取了沟槽型构造，垂直晶面的沟道迁移率较高，以是可以把阈值做得高一点，而不影响其通态压降。
CoolSiC™ MOSFET阈值电压范例值 为4.5V，再加上极低的米勒电容，从而具有非常强的抗寄生导通能力。

从驱动的角度看：

1 利用负压关断。
如果米勒电容引起的门极电压抬升是7V，叠加在-5V的关断电压条件下，门极实际电压为2V，小于阈值电压，不会发生寄生导通。
而如果0V关断的话，可想而知门极实际电压便是7V，寄生导通将无法避免。
一样平常电流越大，须要的负压越深。

2 利用带米勒钳位的驱动芯片。
米勒钳位的事理是，在IGBT处于关断状态（Vg-VEE低于2V）时，直接用一个低阻通路（MOSFET）将IGBT的门极连接到地，当位移电流涌现时，将直接通过MOSFET流到地，不流过门极电阻，自然也就不会抬升门极电压，从而避免了寄生导通。

3 开通与关断电阻分开。
寄生导通发生时，位移电流流过关断电阻，从而抬升了门极电压。
如果减小关断的门极电阻，则可以降落门极感应电压，从而减少寄生导通的风险。

总结一下，功率器件中的米勒效应来自于IGBT或MOSFET 构造中的门极—集电极/漏极之间寄生电容Cgc或Cgd。
米勒电容可能会引起寄生导通，从而导致系统损耗上升。
抑制米勒寄生导通，要把稳选择具有较低米勒电容，或者是较高阈值电压的器件，驱动设计上可以选择负压驱动、米勒钳位、开通及关断电阻分开等多种办法。

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