MOSFET关断尖峰电压的机理与抑制

在电力电子系统设计中，MOSFET场效应晶体管因其高速开关特性与低导通阻抗而被广泛应用。然而，在大电流关断或高速开通过程中，经常会观察到尖峰电压或电流的产生。这些瞬态尖峰不仅影响系统的稳定性，还可能导致器件过压击穿、功率损耗增加及EMI问题加剧。

一、尖峰电压的产生根源

MOSFET关断过程中之所以会出现电压尖峰，主要源于电路寄生参数与开关过程中的高dI/dt、dV/dt特性，具体可归纳如下：

1. 感性负载导致的L·di/dt尖峰
   当MOSFET关断时，流经感性负载的电流不能立刻中断，电感将维持原电流趋势，通过自身电动势尝试维持电流连续性。根据感应电动势公式：

V = -L × (di/dt)

关断速度越快，di/dt越大，电感两端电压越高，从而在MOSFET漏极产生高压尖峰。

2. 寄生电感与开关电流突变
   寄生电感主要来自PCB布线、封装引脚及器件内部结构。MOSFET关断时的电流突变（di/dt）通过寄生电感产生瞬时压降，形成漏极尖峰电压。这些尖峰甚至可能远高于额定漏极电压，导致器件瞬时击穿。

3. 密勒电容与电压突变
   MOSFET的栅-漏电容（Cgd）是著名的“密勒电容”。在MOS开通过程中，当漏极电压下降速度过快࿰