[实用新型]一种碳化硅MOSFET栅驱幅度限制内驱动保护装置

说明书

本实用新型涉及碳化硅MOSFET栅驱幅度限制内驱动保护装置，包括主芯片、基板，金属板一侧设有栅极、漏极、源极和金属极；金属板外表面设有封装壳体；主芯片上设有第一触点、第二触点、第三触点，第一触点引出端为栅极，第二触点引出端为漏极，第三触点引出端为源极；基板上设有限流电阻、稳压管，限流电阻第二点位与稳压管第二点位电连接，限流电阻第一点位与栅极电连接，稳压管第一点位与源极电连接；稳压管第二点位与主芯片上第一触点连接，第三触点与源极电连接；金属极与第二触点电连接。该内驱动保护装置将栅驱动电压限制在安全范围内，有效解决栅驱动电压被击穿的问题；不需要引入外置保护电路，装配简便。

技术领域

本实用新型属于碳化硅技术领域，具体涉及一种碳化硅MOSFET栅驱幅度限制内驱动保护装置。

背景技术

在电力电子变换技术中，高频化、小型化和高可靠性是主要发展方向。目前，碳化硅是目前发展较为成熟的一种半导体材料，与普通硅的元器件相比，具有高耐压性，在开关电源、高频桥路推挽以及整流器上应用广泛。其中碳化硅MOS FET作为新型功率器件，具有耐压高、工作温度高、高频开关速度及体二极管反向恢复时间短、寄生电容小等特点，因此采用碳化硅MOSFET可以显著提高电力电子变换器的功率密度。

碳化硅MOSFET与硅MOSFET由于材料、结构等方面的不同，导致两者在器件特性上存在一些差异。硅MOSFET的驱动电路在使用时注重一致性，目前硅MOSFET的驱动电压范围为-30V～+30V，而碳化硅MOSFET的驱动电压范围为-8V～+20V，建议驱动电压为-4V～+20V，因此碳化硅MOSFET与现有的硅MOSFET相比，安全阈值小，驱动电路一个电压尖峰可能击穿碳化硅MOSFET上脆弱的栅极氧化层，栅极氧化层会被击穿，从而导致电路失效。在实际使用时采用外接电路进行保护，但受分布参数寄生电感影响，保护效果较差，无法从碳化硅MOSFET根源解决其工作稳定差的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本实用新型提供一种碳化硅MOSFET栅驱幅度限制内驱动保护装置，将栅驱动电压限制在安全范围内，有效解决栅驱动电压被击穿的问题；该内驱动保护装置通过在封装在碳化硅MOSFET内部的稳压管进行限流保护，有效限制碳化硅MOSFET能达到幅度，提高电力电子变换器的可靠性；不需要引入外置保护电路，装配简便。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案如下：一种碳化硅MOSFET栅驱幅度限制内驱动保护装置，包括主芯片、基板，所述主芯片和基板分别设置在金属板的同一平面，所述金属板一侧设有栅极、漏极、源极和金属极；所述金属板外表面设有封装壳体；

所述主芯片上设有第一触点、第二触点、第三触点，所述第一触点引出端为栅极，第二触点引出端为漏极，第三触点引出端为源极，所述第一触点、第二触点和第三触点设置在主芯片不同区域；

所述基板上设有限流电阻、稳压管，所述限流电阻第二点位与稳压管第二点位电连接，限流电阻第一点位与栅极电连接，稳压管第一点位与源极电连接；所述稳压管第二点位与主芯片上第一触点连接，所述第三触点与源极电连接；所述金属极与第二触点电连接。

该碳化硅MOSFET通过电源供电，栅驱供电后限流电阻中具有限制电流，为碳化硅MOSFET提供栅驱动电压，引入与限流电阻串联的稳压管，稳压管在栅驱动电压为反向负电压时，在限流电阻与稳压管构成的稳压管的正向钳位进行幅度限制，而MOSFET栅驱动为正电压时，限流电阻与稳压管构成的为稳压管的反向幅值限制，从而实现栅极驱动正负脉冲电压限幅，实现了碳化硅MOSFET的栅驱动电压幅度限制，有效解决栅驱动电压被击穿的问题；由限流电阻、稳压管组成的栅驱动保护电路均设置在封装壳体内，该保护装置使用时无需额外引入保护电路，简化外接电路的设置，结构简单，使用便捷，还满足了电力电子等各种开关电源变换器高频化、小型化的要求；该保护装置是碳化硅MOSFET专用保护电路，对硅MOSFET不适用，具有专用性。