随着碳化硅（SiC）半导体技术的快速发展，SiC MOSFET 和 SiC JFET 在高压、高频、高效率电力电子系统中的应用越来越广泛。然而，SiC 器件的栅极（Gate）非常敏感，易受瞬态过压损坏，因此需要高效的保护方案。

不对称瞬态电压抑制（TVS）二极管作为一种高效的 SiC 门保护器件，能够有效抑制栅极瞬态过电压，提高系统的可靠性。本文将详细探讨不对称 TVS 二极管在 SiC 门保护中的作用、原理、选型关键及应用案例。

一、SiC MOSFET 和 SiC JFET 门极保护的必要性

1.1 SiC 栅极的脆弱性

SiC MOSFET 和 SiC JFET 的栅极驱动电压一般在 ±20V 或更低范围内，而耐压极限通常比 Si 器件更低。例如：

• SiC MOSFET 典型的 V_GS 额定值：±20V

• SiC JFET 典型的 V_GS 额定值：-15V 至 +5V

当门极电压超过额定值时，可能导致 栅极氧化层击穿、阈值漂移 甚至 器件失效。因此，可靠的门极过压保护至关重要。

1.2 瞬态过电压的来源

• 驱动电路的振荡（如高速开关过程中寄生参数引起的振铃）

• PCB 走线感应的干扰（如高 dv/dt、di/dt 产生的噪声）

• 雷击、电磁脉冲（EMP）或开关瞬态（如工业应用中的浪涌电压）

针对这些问题，采用 不对称瞬态电压抑制二极管（TVS Diode） 进行门极保护是一种高效解决方案。

二、不对称 TVS 二极管的原理

2.1 TVS 二极管的工作机制

TVS 二极管是一种 雪崩击穿型二极管，当外部瞬态电压超过其 击穿电压（V_BR） 时，TVS 二极管会迅速导通，将过压引至地，从而保护后级电路。

• 正常工作状态：TVS 二极管呈高阻态，对电路无影响

• 过电压状态：TVS 二极管迅速导通，限制电压上升

• 恢复状态：瞬态消失后，TVS 二极管恢复高阻态

2.2 不对称 TVS 二极管的特点

传统 TVS 二极管通常为 对称特性，即正向和反向击穿电压相同。而 不对称 TVS 二极管 具有不同的 正向（V_BR+） 和 反向（V_BR-） 击穿电压，这种特性在 SiC 栅极保护中尤为重要。

• SiC MOSFET 的 V_GS 保护需求：

• 允许 正向驱动电压 +15V

• 但限制 负向电压 > -5V

• SiC JFET 的 V_GS 保护需求：

• 允许 负向驱动电压 -15V

• 但限制 正向电压 < +5V