SiC 파워 디바이스｜응용편
드라이버 소스 단자의 유무에 따른 차이와 효과
2023.03.29
키 포인트
・드라이버 소스 단자가 있으면, VGS_INT에 대한 VLSOURCE의 영향을 배제할 수 있다.
・이에 따라 Turn-on 속도를 개선할 수 있다.
「기존 MOSFET의 구동 방법」 편에서는 드라이버 소스 단자의 효과에 대한 설명에 앞서, 드라이버 소스 단자가 없는 기존 패키지 MOSFET (이하, 기존 MOSFET)의 스위칭 동작 시 전압에 대해 설명했습니다. 이번에는 드라이버 소스 단자가 있는 MOSFET의 동작과 드라이버 소스 단자의 효과에 대해 설명하겠습니다.
드라이버 소스 단자의 유무에 따른 차이와 효과
하기 왼쪽 그림은 기존 MOSFET의 구동 회로, 오른쪽 그림은 드라이버 소스 단자가 있는 MOSFET의 구동 회로입니다. 차이점은 구동 회로의 리턴 선 접속입니다. 기존 MOSFET는 소스 단자에 접속된 반면, 드라이버 소스 단자가 있는 MOSFET는 드라이버 소스 단자에 접속되어 있고 소스는 별도의 파워 소스 단자로 사용되고 있습니다. 청색 화살표는 스위칭 동작 시의 전압을 나타낸 것입니다.
두 경우 모두, 스위칭 동작 시의 전압은 청색 화살표와 같이 발생합니다. 다시 설명하자면, VG가 인가되어 MOSFET가 Turn-on하면 ID가 증가하고, LSOURCE에 그림 (I)의 방향으로 VLSOURCE가 발생합니다. 그리고, 게이트 단자에는 전류 IG가 유입되므로, RG_EXT에서 전압 강하 VRG_EXT (I)이 발생합니다.
이와 같이, 발생하는 전압은 동일하지만, 기존 MOSFET의 경우에는 VLSOURCE와 VRG_EXT (I)이 Turn-on 시의 구동 회로망에 포함되므로, MOSFET의 Turn-on 동작에 필요한 칩 상의 전압 VGS_INT가 감소하고, 결과적으로 Turn-on 속도의 저하를 초래하게 됩니다. 반면에 드라이버 소스 단자가 있는 경우, ID가 파워 소스 단자에 흐르고 드라이버 소스 단자에는 흐르지 않아 구동 회로망에 포함되지 않으므로, VGS_INT에 대한 VLSOURCE의 영향을 배제할 수 있으며, 하기 식과 같이 나타낼 수 있습니다.
드라이버 소스 단자가 있는 경우에는
의 항 (＝VLSOURCE)을 배제할 수 있으므로, 이에 해당하는 전압이 VGS_INT에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있습니다. 이것이 바로 드라이버 소스 단자의 효과이며, 이에 따라 Turn-on 속도를 개선할 수 있습니다.
다음 편에서는 동작 파형에서 드라이버 소스 단자의 효과를 확인해 보겠습니다.
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SiC의 물성 및 메리트에 대해 소개하고, SiC 쇼트키 배리어 다이오드와 SiC MOSFET를 Si 디바이스와 비교하여 특징 및 사용 방법의 차이점 등에 대해 설명한 자료입니다. 다양한 메리트를 지닌 Full SiC 모듈에 대한 내용도 게재되어 있습니다.
