什么是栅极驱动器？
什么是栅极驱动器？
栅极驱动器是向电压驱动型MOSFET或IGBT的栅极端子施加电压来控制其驱动的电路。
目前，最通用的栅极驱动器是驱动和控制MOSFET栅极的电路，但也有使用电阻器、二极管和双极晶体管等晶体管的模拟电路技术。最近，栅极驱动器外围电路元件本身也不断发展。
种类和组合有很多种，但最实用的是学习使用MOSFET的栅极电压驱动控制电路。
栅极驱动器的应用
栅极驱动器用于通过仅由 MOSFET 和栅极电阻组成的简单驱动电路来驱动功率晶体管。
栅极驱动器的优点是零件数量少。缺点是开关速度和损耗随电阻值变化很大，很难设定合适的电阻值。另外，作为改善该电阻值调整问题的电路，还用于使用二极管分别驱动MOSFET栅极ON/OFF的电路中。
由于二极管电压仍然存在，因此它不会完全为零，但连接上下 MOSFET 的 Pch 和 Nch 的称为推挽的电路解决了这个问题。目前，这是栅极驱动器最常用的应用。
栅极驱动原理
栅极驱动器由晶体管推挽电路组成。
推挽电路是通过交替操作两个晶体管来执行开关或放大的电路。推挽电路有两种类型：“射极跟随器型”和“发射极接地型”，但基本上经常是后者。
栅极驱动器由充当中层管理器角色的电路组成，在晶体管站点执行大量工作的强大功率元件和微控制器之间进行协调，微控制器充当公司的大脑和总裁并发出控制命令政策。
功率 MOSFET和IGBT是可流过大电流的功率器件的示例。在大多数情况下，直接驱动这些设备的电压和电流不足以由普通微控制器输出。
因此，为了驱动功率元件和微控制器，它们之间需要一个栅极驱动器。
有关栅极驱动器的其他信息
1. 什么是超高速栅极驱动器？
超高速栅极驱动器是专门用于高速开关的栅极驱动器。
其中，所谓的超高速器件一般具有几十皮秒或更短的开关速度。 Pico 是 10 的负 12 次方，因此它的切换速度小于 1/1 秒的负 12 次方（1 万亿）。
这可以说是由于最近半导体器件的技术创新而发生的演变。
2.超高速栅极驱动器的实际应用
以下是已投入实际应用的超高速器件栅极驱动器。
第一种类型是使用最常用半导体硅的晶体管，有双极型和 MOS 型。双极型能够在数十皮秒内进行高速开关。 MOS型虽然有动作延迟，但适合高密度电路集成。
第二种是化合物半导体型晶体管。 MESFET是肖特基栅型场效应晶体管，HBT是异质双极晶体管，HEMT是高迁移率场效应晶体管。使用的半导体是砷化镓化合物。该元件是当今超高速器件之一，可以执行几皮秒的开关操作，使其成为最快的半导体。
第三种方法仍处于研究阶段，是一种称为约瑟夫森装置的装置，它利用两种超导体之间的隧道效应。它的开关速度是所推出的第二种元件的一半，并使用铌等金属材料。然而，由于需要极低的运行温度等条件，其实际应用仍存在挑战。
3.SiC栅极驱动器
SiC栅极驱动器是当今电力电子领域备受关注的半导体器件，因其优异的耐压性和更高的开关速度。这是指由一种叫做碳化硅（俗称SiC）的半导体制成的栅极驱动器，其使用已成为业界的趋势。
特别是，使用 SiC 的 MOSFET 有助于极大地提高大功率逆变器中存在的问题的开关性能，并在实现高击穿场强和载流子漂移速度 Ta 的同时改善散热。
然而，SiC 面临着解决各种 SiC 成分中电压差异的挑战。
4. 目前主要的栅极驱动器件
目前，我们希望与栅极驱动器一起运行的主要器件是电压驱动器件，例如 MOSFET 和 IGBT。栅极驱动器不需要持续流过电流，但由于开关操作期间会流过短期脉冲电流，因此必须特别注意栅极驱动器作为功率器件的额定电流和电压值。
特别是IGBT，与MOSFET相比，在数十伏的高电压下表现出优异的特性，因此最好尽可能选择与电压范围和应用相匹配的栅极驱动器偏置特性。
5、模块化及未来趋势
IGBT 的特点是工作电压高，如果超过最大额定值，则容易瞬间损坏。因此，与单个IGBT（分立式）相比，将栅极驱动IC、保护电路等与单个IGBT结合在一起的IGBT模块更易于使用，目前已被市场广泛接受。
栅极驱动器技术开发的未来趋势不仅包括旨在实现更小尺寸和更高性能的易于使用的产品，还包括 D 类放大器和电机驱动器等专用 IC。这些栅极驱动器很可能与前面提到的 SiC 半导体和 GaN 器件的栅极驱动器分开。