怎样通过并联碳化硅MOSFET获得更多功率呢？

为了划分所涉及的功率并创建可以承受更多功率的器件，开关、电阻器和 MOSFET 并联连接。要提高输出电流的容量，您可以将它们并联。与其他更陈旧的组件相比，并联连接通常更容易且不太重要，因为它们不受热不稳定的影响。

此外，SiC MOSFET可以与其他类似器件连接并并联工作。在典型情况下，许多并联单元之间的直接连接可以有效地工作，但在涉及温度、电流和工作频率的极端情况下，工作条件可能会恶化。因此，为了充分利用功率器件并联带来的好处，必须注意构建防故障电路。

一些注意事项

当功率器件具有相同的电气特性和相同的静态和动态行为时，将它们并联是可行的。然而，由于众多标本之间总是存在一些差异，这在现实中是不可能的。MOSFET 用作电子开关，用于在静态状态下工作的选定应用中实现“慢速”开关。

但是，大多数应用都涉及快速、连续的切换。即使在相同型号的MOSFET中，其电气特性的微小（甚至难以察觉）变化也会导致短暂的电压尖峰和电流分布的整体不平衡。此问题可能导致大量功率损耗、电路明显发热和电子元件故障。

设计人员必须研究电路，以便在所有工作条件下，传输中的电流在所有相同性质的功率器件上保持良好平衡和均匀。切换设备时，建议避免电流集中在某些电子元件上。事实上，这可能会导致不必要的振荡过程和电子开关操作的不平衡。通常，由非理想并联引起的问题和原因可能如下：

设备的参数彼此不对应

导通电阻不匹配（RDS（导通）)

栅源电压不匹配（VGS)

栅极驱动器不匹配

电源电路不匹配。

导通电阻

导通电阻RDS（on）是MOSFET的基本参数之一。它会影响许多工作因素，例如元件耗散、传输中的最大电流、系统效率和传导损耗。如果MOSFET关闭，则漏源电压较高，并且没有电流流动。另一方面，当它处于活动状态时，漏源电压下降到几百毫伏。

SiC MOSFET的RDS（on）参数对温度非常敏感，因此在设计并联器件的电路时必须小心（参见图1中的图表）。其内部构象决定了负温度系数和正温度系数，因此可能发生电流不平衡。该图证实，根据SiC MOSFET的结温，沟道的电阻会发生变化。

许多设备示例的简单并行化可能会产生问题，因为一个组件可能比另一个组件传递更多的电流。因此，有必要平等地散发所有MOSFET的热量。

图 1：RDS（on） 与结温的关系

各种不平衡

当MOSFET开路时，一个小电流并联通过电子开关，与其激活电阻成反比。显然，电阻最低的设备传输更多的电流。幸运的是，SiC MOSFET的特点是正温度补偿，因此电路中发生了更自然的平衡，将元件的热破坏限制在最低限度。另一方面，MOSFET中包含的二极管表现不同，随着电流的通过，温度通过减少传输中的电流而升高。转换期间可能会出现电流不平衡，尤其是在通电和关机期间。

不必要的振荡

振荡是改变设备正常运行的高频信号。实际上，MOSFET的特殊构象构成了一个谐振电路，配备有电容（C）和电感（L）。这两种元素显然都是寄生成分。如果没有外部栅极电阻，谐振电路将具有非常高的Q因数。

如果发生谐振，则在“栅极”和“源极”端子之间产生重要的振荡信号，产生寄生和不需要的振荡，对应于“漏极”和“源极”端子之间的相等振荡。过高的振荡电压可能导致误点火或MOSFET操作中断。然而，一般来说，SiC MOSFET的并联不涉及很高的振荡风险，因此通过必要的预防措施，电路可以毫无问题地运行。

解决方案

如今，有许多公司通过并联多个MOSFET来生产SiC功率模块，当然，也采取了一些预防措施。有些制造商获得了非常强大的组件，因为在这种类型的连接中，增加了耗散功率，最重要的是，RDS（开启）参数减小，就像电阻并联连接中发生的情况一样。

通常，SiC MOSFET无需特殊措施即可并联连接，因为当它们过热时，它们会增加其内阻，尽管各个组件存在固有差异，但仍相当均匀地分配负载。其中一个明显的缺点是“栅极”容量增加，这导致SiC MOSFET导通时间增加。在这些情况下，栅极电流必须大大增加，具体取决于并联的设备数量。在高频情况下，这一事实可能会变得不可接受。

对于较旧的功率组件（例如IGBT），设计人员必须克服不断的挑战（平衡、出色的驱动器等），才能在功率器件之间建立良好的并联连接。当使用SiC MOSFET时，这种挑战可能会增加，因为所涉及的开关频率要高得多。元件并联的主要目的是实现更高的额定电流。

设计人员还需要研究PCB布局。它们应具有对称结构，以分散产生的热量并大幅降低寄生电感。因此，这些解决方案提供了SiC MOSFET的正确并联连接，以增加传输中的电流和功率水平。但是，需要遵循一些注意事项：

阈值电压可能发生电流不平衡

由于寄生电感不对称，可能出现电流不平衡

可能的波动

如今，公司已经达到了高度的制造完美度，并制造出彼此几乎相同的SiC MOSFET元件，并且发生不平衡的可能性很小。然而，阈值较低的器件具有较高的瞬态，因此开关和传导损耗较高，总功率损耗较高。通常，如果流在负载上的电流大于要使用的每个设备的标称值，则可以安全地并联两个设备，以使流过每个开关的电流减半。图2显示了一种解决方案，该解决方案允许采用一个外部栅极电阻（每个MOSFET）来减少各种器件之间开关的变化。采用外部栅极电阻器并不是奇迹，不平衡可能仍然存在。在某些情况下，在此配置中，VGS也可能由于两个MOSFET之间存在RLC谐振电路而振荡。

碳化硅 MOSFET 的特点是温度系数为正。它在共享静态电流时用作负反馈。如果设备消耗更多电流，它会发热，从而增加其 RDS（导通）。通过这种方式，传输中的电流减少了，也降低了热不平衡水平。此外，它们显示开关损耗随温度的增加非常小。

最后，SiC MOSFET的跨导曲线更柔和，栅极电压的微小变化对电流的影响较小，有利于多个器件之间的动态电流共享。