随着电力电子技术的不断发展，硅IGBT和碳化硅MOSFET作为主要功率开关器件，在电力变换、新能源汽车等领域都扮演着重要角色。两者在性能、功耗、效率等方面有着不同特点，今天主要探讨一下IGBT和SiC MOS两者之间驱动的差异。

一、首先栅极驱动电压范围差异：

SiC MOS：典型开启电压 (VGS(on)): +15V 到 +20V (或 +18V, +20V)。需要足够高的正压以确保完全导通，降低导通电阻 Rds(on)。

典型关断电压 (VGS(off)): -2V 到 -5V (或 -3V, -5V)。例如，爱仕特 SiC MOSFET 推荐驱动电压为 + 18V/-5V。

强烈建议使用负压关断。 原因如下：

1、提高抗扰度： SiC MOS 的阈值电压 (Vth) 相对较低（通常在 2-4V），且可能随温度升高而降低。负压关断提供更大的噪声裕度，防止在开关瞬态（尤其是高 dV/dt 时）因米勒电容耦合电流或噪声导致的误导通。

2、加快关断速度： 负压有助于更快地抽取栅极电荷，缩短关断时间，降低关断损耗。

3、栅极耐压极限： 通常较低，典型最大值在 -10V 到 +22/-25V 之间。绝对不能超过此极限！ 负压过大会损坏栅氧化层。

IGBT：典型开启电压 (VGE(on)): +15V。标准驱动电压，确保饱和导通。典型关断电压 (VGE(off)):0V或-5V到-15V。例如：英飞凌 TRENCHSTOP™ IGBT7 模块的驱动电压通常为 + 15V/-10V。许多应用（尤其是较低功率或开关频率不高时）使用 0V 关断是可行的，因为IGBT的阈值电压通常比SiC MOS高（5-7V），抗干扰能力稍强。

负压关断 (-VGE) 常用于：高可靠性、高功率应用。存在高 dV/dt 或噪声环境的应用（提高抗扰度）。需要更快关断速度以降低关断损耗的场景。栅极耐压极限 通常比SiC MOSFET高，典型最大值在 ±20V 范围内。对负压的耐受性相对更好。

二、其次是开关速度以及驱动电流差异：

SiC MOS：极快的开关速度 是其核心优势之一，用于显著降低开关损耗，提升效率和功率密度。

碳化硅MOS开启时间约30~100ns，关断无拖尾电流。另外碳化硅的电子迁移率高，且 SiC 材料的开关损耗比 IGBT 低 90%。碳化硅MOS开关损耗极低，适合高频（>100kHz）应用，散热需求大幅降低。

驱动要求也有明显差异：碳化硅MOS需要非常强的峰值驱动电流 (Source/Sink 能力)： 为了在极短的上升/下降时间内对输入电容 (Ciss) 进行快速充放电。驱动芯片的峰值电流能力（如 4A, 5A, 8A, 10A）是选型关键参数。

极低的驱动回路电感： 包括驱动芯片内部、PCB走线、栅极电阻、连接器等。任何电感都会限制峰值电流上升速率，减慢开关速度，增加损耗，并可能引起振荡。

精心优化的 PCB Layout： 驱动环路（驱动芯片输出 -> 栅极电阻 -> 器件栅极 -> 器件源极 -> 驱动芯片地）必须尽可能短且紧凑。使用开尔文源极连接（独立的功率源极引脚和驱动源极引脚）对于SiC MOS几乎是必需的，以消除功率回路电流在源极寄生电感上产生的压降对栅极驱动电压的干扰。

IGBT：开关速度通常显著慢于 SiC MOS。开关损耗相对较高。

开关速度较慢，开启时间约500ns~1μs，关断时存在拖尾电流。作为双极型器件，IGBT的载流子存储效应导致关断延迟。另外开关损耗较高，尤其在高频（>20kHz）时显著增加，需外置散热器

驱动要求：对驱动电流能力的要求相对较低（但仍需足够）。对驱动回路寄生电感的敏感度低于 SiC MOSFET，但良好的Layout仍然有益。开尔文发射极连接（类似开尔文源极）在高性能或大功率IGBT驱动中也很重要，但并非在所有应用中都是绝对强制要求。

三、再就是栅极内阻差异

SiC MOS：作用更关键且选择更精细： Rg是控制开关速度、开关损耗、电压过冲、振荡和 EMI 的主要手段。SiC MOS的Rg值通常较小： 为了实现快速开关，Rg值需要很小（几欧姆到十几欧姆）。

为了独立优化开通和关断特性（如关断更快以减少损耗，开通稍慢以抑制二极管反向恢复峰值或减小开通过冲），常使用串并联二极管或双电阻结构，使开通和关断路径的电阻不同 (Rgon 和 Rgoff)。

另外碳化硅MOS对容差和寄生电感要求高，电阻本身的寄生电感（建议使用无感电阻）和PCB走线电感都需要最小化。

IGBT：Rg 也用于控制开关速度、损耗和过冲/振荡。值通常大于 SiC MOS所用的值（几十欧姆）。对称设计（相同 Rg 用于开/关）更常见，但也存在不对称设计。对电阻寄生电感的敏感度相对低一些。

四、然后是米勒效应与误导通防护

SiC MOS：风险极高： 由于开关速度极快，通过栅漏电容 (Cgd, 米勒电容) 耦合产生的位移电流更大。同时，低阈值电压 (Vth) 和其负温度系数（温度升高，Vth降低）使得器件在关断状态下极其容易因米勒电流而产生误导通。主要防护措施如下：

1、采用负压关断： 最核心、最有效的措施，大幅增加误导通所需的耦合电压。

2、低阻抗关断路径： 强驱动电流能力确保耦合电流能被迅速旁路，避免抬升栅压。

3、开尔文源极连接： 消除源极寄生电感上的压降，保持驱动地电位稳定，防止该压降抬升实际 VGS。

4、专用米勒钳位功能： 一些先进的SiC驱动IC集成了此功能。它在检测到关断期间栅极电压意外抬升时，会主动短暂开启驱动芯片的下拉路径（即使输入信号仍为高电平），将栅压强行拉低，快速消除米勒电流的影响。

IGBT：也存在米勒效应和误导通风险，尤其是在高 dVCE/dt 时。但由于其开关速度较慢（dV/dt 较低）和阈值电压较高，风险低于 SiC MOS。主要防护措施如下：负压关断是有效手段；低关断电阻 ；开尔文发射极连接在高要求场合使用；米勒钳位功能在高端IGBT驱动中也越来越常见。

五、最后是对隔离的要求

无论是SiC MOS还是IGBT，两者都需要隔离： 在半桥或更高阶拓扑中，驱动高边（上管）器件都需要电平移位或隔离（光耦、变压器隔离、电容隔离）来传递控制信号，并提供对浮地电源的访问。对隔离电源的 dV/dt 耐受能力都有要求。

只是SiC MOS 要求更苛刻： 由于其开关速度更快，产生的共模瞬态电压变化率更大。这要求：隔离器件的共模瞬态抗扰度 (CMTI) 必须非常高（通常 > 100 kV/µs，高端器件要求 > 200 kV/µs），以防止在开关瞬间，巨大的 dV/dt 通过隔离屏障的寄生电容耦合噪声，导致驱动信号错误或损坏隔离器件。同是隔离电源的设计和布局也需要考虑高 dV/dt 的影响。

核心要点：负压关断对 SiC MOS几乎是强制性的，而对于 IGBT 是增强可靠性选项。SiC MOS驱动需要更强的电流、更低的电感和更精细的 Rg 控制 来发挥其超快开关的优势并管理由此带来的挑战（过冲、振荡、误导通）。开尔文源极连接对 SiC MO至关重要。SiC MOS对米勒效应导致的误导通极其敏感，需要综合运用多种防护措施。SiC MOS驱动对隔离器件的抗共模干扰能力 (CMTI) 要求更高。对比汇总表如下：

在设计 SiC MOS驱动电路时，必须严格遵循器件规格书中的驱动推荐参数和 PCB Layout 指南，并充分考虑上述所有关键区别点，才能确保系统性能、效率和可靠性。直接套用 IGBT 的驱动设计经验往往会导致 SiC MOS无法正常工作甚至损坏。