2025年4月24日，CSE组委会和充电头网联合举办的2025第三代半导体机器人快充新技术研讨会顺利落幕，本次研讨会邀请到AOS万国应用工程经理朱礼斯带来精彩演讲。

本次研讨会中，朱礼斯借助《AOS 第三代aSiC MOSFET 使用0V关断电压的可行性研究》为主题，并结合实际应用为观众介绍使用0V驱动的使用条件和产生的优势。

朱礼斯表示，AOS万国是一家集设计、研发、制造为一体的功率半导体公司，旗下产品包括GaN、SiC、IGBT和Power IC产品。

AOS万国总部位于美国硅谷，在美国本土有一座8英寸晶圆厂，在中国重庆有合资的12英寸晶圆厂，而上海拥有两座封测厂。

AOS万国自2016年起发力碳化硅功率器件领域，团队经验丰富，早于2021年便推出第一代SiC器件，并计划2025年上半年推出第三代SiC器件。其技术先进，SiC效率高且获AEC-Q101认证，具备PPAP能力，产品可靠。产能方面，未来2年产能增长超600%，多地布局供应链，保障市场供应。

AOS万国目前SiC产品线除分立器件外，还拥有SiC功率模块；分立器件主要有650V、750V、1200V、1700V四个电压等级，具备15-500mΩ导阻可选；封装则拥有插件型和贴片型可选。

SiC器件临界击穿场强是Si器件的10倍，相同电压下外延层厚度仅为Si基器件的十分之一，具有更好的导通电阻，其热导率是Si的3倍，有助于功率器件散热，且SiC器件尺寸可比Si器件小10倍，潜力更高。

相较于Si基IGBT，SiC MOSFET拥有更小的芯片尺寸，且损耗降低超50%，能效更高、开关频率更优。实验数据显示，在40A条件下，1200V IGBT的关断损耗为1.2mJ，而1200V SiC MOSFET仅340uJ，关断损耗减少72%。

主要归功于SiC其极低的反向恢复电荷，SiC材料的宽带隙特性使其具有极短的少数载流子寿命，从而显著降低了反向恢复时的损耗，对于连续硬开关拓扑尤其关键，低反向恢复电荷可减少关断时的振荡和损耗，提升效率。对比显示，SiC的反向恢复电荷远低于传统超结器件，即使后者搭配快速恢复二极管。

SiC的反向恢复电荷随漏源电压增长较缓慢，整体低于超结MOS。低反向恢复电荷特性使其在谐振软开关应用中能减少开关损耗、提升效率，因在软开关过程可降低因输出电容充放电产生的能量损耗，适合高频高效电力电子变换场景。

朱礼斯表示，SiC在快充、太阳能、服务器 / 通信、车载充电及逆变器等汽车、工业领域有广泛运用。

在SiC典型推荐电路中可见，由于SiC器件采用负压驱动，通过3.3V齐纳二极管将单门驱动输入电压VCC 21.3V分压得到18V/-3.3V，实现SiC驱动电路的上下负驱动电压，且有负电压钳位电路保障。

MOSFET的栅极电压毛刺可能导致误开通。使用负关断电压，可防止寄生误开通。若栅极毛刺电压超过开启阈值电压，MOSFET可能误开通 。图示显示Q1开通时，Q2因电压变化率变化产生栅极毛刺，受体二极管、米勒电容等影响，而负关断电压可抑制此毛刺，避免误开通，保障电路可靠运行。

朱礼斯强调了0V关断电压的优势，相较于负压驱动，其优势为无需额外元件、节省PCB空间，同时可降低体二极管正向电压与传导损耗，减少栅极电荷和驱动损耗，并拥有更大的负驱动电压裕量。

降低栅极电压毛刺需要从以下三方面解决：首先尽量选择带有拉电流的SiC器件；其次，使用带有米勒钳位的SiC驱动芯片；最后，设计时首先采用合理的驱动dv/dt，优化PCB设计，尽量降低三级驱动回路寄生电感。

优化PCB设计需要有以下两点举措：一是把驱动器尽可能靠近MOSFET，以减少门环路电感；二是通过在PCB内层铺铜，优化回路的寄生电感特性。

朱礼斯指出，增加开通电阻可限制电压变化率，进而减少栅极电压毛刺。但同时会使开通能量增加，需在开通损耗和效率可接受前提下采用。

含米勒钳位的驱动IC通过集成MOSFET旁路米勒电流，可降低电压变化率dv/dt对栅极电压影响，减少关断时电压波动。

朱礼斯在此处强调650V数据手册中栅极电荷测量重要性，指出不同MOSFET的栅极电荷测量方式差异，并建议选择FOM值更高的器件，其能改善栅极电压毛刺问题，对器件性能提升及电路稳定意义重大。

数据手册中的阈值电压会因不同因素而变化，DIBL效应会使高电压下静态阈值电压受影响；高温会使阈值电压 降低，这是因简单器件物理特性导致的随温度升高势垒降低；开关过程在高电压变化率时会降低有效阈值电压，与经典穿通电路动态、器件内部参数等有关。

AOS万国通过双脉冲测试电路，展示了漏极电压Vds的上升率（dv/dt约50V/ns），并指出寄生参数（对栅极电压VGs的影响。右侧图表对比了AOS万国与竞品在不同栅极电阻组合下的导通损耗，显示AOS万国产品在高电压变化率工况下具有更低的损耗和更优的抗穿透能力，竞品导通损耗增加超20%，而AOS万国无明显增加，体现了其在高功率密度应用中的可靠性优势。

1200V SiC器件在开通时，漏源电压=800V，结温=150℃，电压变化率=80V/ns。当门极关断电阻=0Ω时，能量损耗为563.16μJ；而门极关断电阻=18Ω时，能量损耗增至686.9μJ（增加121%），且出现轻微穿通现象。这表明关断电阻对开通损耗及动态性能有显著影响，需权衡优化以平衡损耗与可靠性。

通过实际测试，可见即便在恶劣环境下，AOS万国器件的性能在不同门极关断电阻下随着关断电阻增大，开关能量略有变化，总体较为稳定。

在结温为150℃时，门极毛刺电压随门极关断电阻的变化曲线如上，当门极关断电阻在2-15Ω范围内可满足应用需求，门极导通电阻为2Ω，dv/dt为45V/ns。右侧图表对比在门极关断电为20Ω时，有无米勒钳位的门极毛刺电压，结果表明使用米勒钳位可显著降低门极毛刺电压，推荐使用带米勒钳位的驱动IC，即使不发生穿通现象，若门极毛刺电压超过阈值电压也应如此。

650V第三代SiC器件的验证测试测试条件涵盖了母线电压、峰值电流、系统切换频率等关键参数，拓扑结构借助右侧电路图形式展示了SiC器件在系统中的连接和驱动方式，直观地体现了SiC器件在功率器件中的应用形式。

朱礼斯再次展示了650V SiC器件的交叉传导老化测试情况。测试时，漏源电压为500V，结温为 150摄氏度，电压变化率达到42V/ns。通过有示波器截图展示了开关波形，还特别指出存在一个1.8V的栅极电压毛刺现象。

若需要在0V关断电压下驱动SiC MOSFET需选用优化的低寄生电阻、高阈值电压、低DIBL的SiC器件，设计优化布局，降低dV/dt，采用带米勒钳位的驱动器，并在最坏条件下评估性能，以保障器件稳定高效运行。

AOS万国第二代和第三代SiC器件通过了AEC-Q101认证，具备PPAP能力。在体二极管稳定性、寿命模型、dv/dt鲁棒性等参数上超越了AEC标准，体现了AOS万国SiC器件在功率器件领域的高性能与高可靠性。

AOS 650V/750V第三代SiC器件通过缩小单元格间距降低单位面积导通电阻，拥有宽优化栅极电压范围。产品涵盖多种封装形式和导通电阻规格，预计2025年晚些时候投入量产。

AOS万国第三代 SiC MOSFET 1200V产品目前可获取样品，部分产品预计2025年Q2季度投产。

关于AOS万国半导体

Alpha & Omega Semiconductor Co., Ltd.(简称AOS)成立于2000年9月，纳斯达克IPO 2010.4(AOSL)，总部位于美国加利福尼亚州的硅谷，是全球一家集半导体设计、晶圆制造、封装测试为一体的从事功率半导体的研发和生产的高新技术企业。2023年全球总员工人数达2400余人，主要产品包括完整的Power MOSFET、IGBT、IPM、TVS、SiC、Power IC、高压栅极驱动器以及数字电源产品系列。

截至2023年9月，AOS拥有全球1909项专利以及161项待批专利，业界独特功率MOSFET技术，能够不断地引入创新产品，扩大市场占有率以及行业内快速成长，以满足先进电子产品日益复杂的功率要求。

目前AOS在全球设立了研发、生产及经营网络，包括美国、台湾、韩国研发中心，位于美国俄勒冈州的8寸晶圆厂，上海松江封装及测试厂以及与重庆政府合作的国内第一条功率器件12寸晶圆及封测厂。在CEO张钧平的带领下，AOS 已经进入高速发展的阶段，并成为功率半导体市场的主力军。

以上为AOS万国本次《AOS 第三代aSiC MOSFET 使用0V关断电压的可行性研究》主题研讨会的全部内容，感谢大家阅读！