实测栅极驱动的死区时间与直通裕量

真正保护桥臂的死区时间，是从关断侧开关管的栅极电压降到阈值电压以下，到开通侧开关管的栅极电压升到阈值以上之间的间隔。在驱动器输出的 50 % 点之间，或在控制器的 PWM 边沿之间测量，只能说明逻辑通路的情况，说明不了开关管本身。如果板上开通和关断分别用了不同的电阻，两个栅极充电和放电所经过的电阻也不同，因此两个边沿到达阈值的延迟并不相同。

阈值要取预期最高结温下的值。大多数硅和 SiC MOSFET 的 V_GS(th) 随温度升高而下降，所以室温下够用的间隔，到了发烫的散热器上就会缩小。器件数据手册通常会给出 V_GS(th) 随温度的变化；要取最高温度下范围的下限，而不是室温典型值。

要在两个电流方向下、以最大电流来测。在硬开关桥臂中，关断侧器件的关断过程取决于它所承载的电流，而死区期间开关节点会不会移动，则取决于电流的方向。发生重叠的最坏工况和二极管导通的最坏工况，是两个不同的工作点。

低边栅极好测：无源探头配短接地弹簧，直接夹在开尔文源极引脚上，而不是板上其他什么地方的地。难的是高边栅极，因为它的参考点是开关节点，几纳秒内就要摆过整个母线电压。普通差分探头把这个摆动当作共模电压，在每纳秒几十伏的速率下，有限的共模抑制比会在栅极波形上表现为虚假尖峰，很容易被误认为米勒误导通。这项测量应该用光隔离探头，至少也要用在边沿频率范围内标明了共模抑制比的差分探头。

在相信结果之前，先对两个通道做时滞校正（deskew）。探头和电缆的延迟可能相差好几纳秒，这对 50 到 200 ns 的死区时间来说占了相当大的比例。用同一个快速边沿同时送入两个探头，把它们对齐，然后再读两个阈值交叉点之间的间隔。

先在降低的母线电压下探测。全电压下如果误把探头接地夹夹在开关节点上，可能损坏示波器、探头或电路板。

即使死区时间给得很宽裕，关断的器件也可能自己导通。当与它配对的开关管开通时，关断器件的漏极电压以开关节点的 dv/dt 上升，电流 C_gd · dv/dt 经栅漏电容流入栅极。这个电流有两条去路：流进 C_gs 把栅极电压抬高，或者经关断通路流回驱动器。按线性电容建立一个简单的一阶模型，可以得到：

边沿期间的栅极电压

v_gs(t) = V_off + C_gd · (dv/dt) · R · (1 − e^(−t/τ)), τ = R · (C_gs + C_gd)

边沿持续时间

t_edge = V_bus / (dv/dt)

驱动器完全不吸收电流时的上限

Δv_gs ≈ C_gd · ΔV / (C_gs + C_gd) ≈ (C_gd / C_gs) · ΔV

这里的 R 是关断通路上的全部电阻：外部栅极电阻、内部栅极电阻和驱动器的下拉电阻。以一组 SiC 桥臂的示意值为例：800 V、50 V/ns，等效 C_gd 为 15 pF，C_gs 为 1.5 nF，关断通路 6 Ω。此时边沿持续 16 ns，τ 约 9 ns，栅极比关断电平抬高约 3.7 V。如果关断电压为 0 V、高温阈值在 2 V 左右，这足以让器件在边沿期间部分导通。加上 −4 V 关断偏压后，峰值停在 −0.3 V 左右。把关断通路降到 2 Ω，抬升幅度会减小到约 1.5 V。有源米勒钳位以另一种方式达到类似效果：它不改变 R_g，而是另外提供一条从栅极到关断电源轨的低阻抗通路。

这只是粗略估算，不能当作精确预测。实际的 C_gd 非线性很强，漏极电压低时要大得多，所以边沿前段注入的电流比单一等效值算出来的更多。电流换流期间，共源电感还会额外感应出一份电压。这个模型适合用来比较方案，最终仍要靠测量确认。

1. 1在降低的母线电压下做双脉冲测试，按上文方法探测两个栅极和开关节点，并完成时滞校正。先确认只有开关节点在动时，探头上看不到尖峰。
2. 2升到满母线电压和最大电流，两个电流方向都测。对每个边沿读出两个阈值交叉点之间的间隔。
3. 3在直流母线回路中加入电流测量，例如同轴分流器，或者套在器件引脚上的罗氏线圈。如果发生直通，开关瞬间会多出一个电流尖峰，而且无法用输出电容的充电来解释。
4. 4把散热器加热到最高温度后重复测试。间隔通常会缩小，而且由于阈值降低，米勒效应引起的栅压抬升影响更大。
5. 5如果需要知道还剩多少裕量，就在降低的电压下以小步长逐步减小设定的死区时间，同时观察直流母线电流。尖峰开始变大的那一点就是真实下限，量产设定值应远高于这个点。

测得的间隔要与根据开关管和驱动器数据算出的最小要求值比较。本站的死区时间计算器可以算出这个最小值和定时器计数值；而关于死区时间电压畸变的指南则展示了权衡的另一面：在逆变器中，死区每多一纳秒要付出什么代价。

• STMicroelectronics, AN6551 "Parasitic turn-on evaluation in silicon carbide MOSFETs," Rev 1, August 2026.
• STMicroelectronics, AN5355 "Mitigation technique of the SiC MOSFET gate voltage glitches with Miller clamp."
• Wolfspeed, PRD-06933 "Capacitance Ratio and Parasitic Turn-on," Rev. 1, January 2023.