[中国芯声] 【倾佳杨茜-死磕强电】第 23 讲｜Ciss、Coss、Crss：三个电容决定开关快慢

数据手册翻到第三四页，会看到一张电容随电压变化的曲线图和三个符号：Ciss、Coss、Crss。它们是器件内部三个寄生电容的组合，决定开关速度、开关损耗和驱动设计。这一讲把它们逐个讲明白。

器件内部三个电容：栅源电容 Cgs、栅漏电容 Cgd、漏源电容 Cds。

手册测的是组合值：

• Ciss = Cgs + Cgd，输入电容：驱动器看到的负载
• Coss = Cds + Cgd，输出电容：漏源之间的等效电容
• Crss = Cgd，反向传输电容：又叫米勒电容
  

记法：i 是 input（栅极侧），o 是 output（漏极侧），r 是 reverse（跨接在输入输出之间）。三个里面 Crss 最小（皮法级）却最麻烦。

开关就是给 Ciss 充放电。但工程上不用 Ciss 直接算，用栅极电荷 Qg：把栅极从关断电平充到开通电平总共要搬多少电荷，手册直接给出，还分段给出 Qgs、Qgd。

两个用途：

驱动峰值电流：想在时间 t 内完成开关，需要电流 I ≈ Qg / t。Qg = 100nC，想 50ns 开通，需要约 2A 峰值。这决定驱动器选型（驱动器标称 4A/8A 就是这个能力）。

驱动功率：P = Qg × ΔVgs × f。100nC × 20V × 100kHz = 0.2W 每颗。六颗管一个驱动电源要出 1.2W，隔离 DC-DC 电源（如 BTP1521 系列）按这个选。

碳化硅的 Qg 比同规格 IGBT 小几倍，驱动更轻松，但因为开关快，对驱动的峰值电流和回路电感反而更挑剔。

Cgd 跨在漏极和栅极之间，漏极电压的任何变化都会通过它耦合到栅极。两个后果：

米勒平台（第 18 讲提过）：开通过程中漏极电压从 800V 往下降，Cgd 两端电压剧变，需要驱动电流全力给它充放电，Vgs 被"钉"在平台上不动。平台期间就是电压转换期间，平台越长开关越慢。Qgd 就是这段要搬的电荷，是开关速度的直接标尺。

串扰：对管开关造成的 dv/dt 通过本管的 Cgd 向栅极灌电流 I = Crss × dv/dt。Crss = 10pF、dv/dt = 50V/ns，灌入 0.5A，在 5Ω 栅极回路上顶出 2.5V——已到热态 Vth 门口（第 22 讲）。这就是米勒串扰的定量来源。

所以低 Crss 是碳化硅芯片设计的核心指标之一，Crss/Ciss 比值越小，抗串扰越好。

硬开关里，每次开通都要把 Coss 里存的能量（手册给 Eoss，几十到几百 μJ）在沟道里放掉，频率乘上去就是纯损耗：Eoss = 50μJ、100kHz，就是 5W 每颗，白烧。

软开关里，Coss 反而是资产：关断时它减缓 dv/dt、降低关断损耗（无损吸收）；死区里靠电感电流给它充放电完成 ZVS（第 14 讲）。但 Coss 越大，ZVS 需要的电感能量越多，轻载越难软开。

所以：硬开关想要小 Coss，软开关想要"合适"的 Coss——既要小到轻载能推动，又靠它缓冲关断。这就是 LLC/DAB 客户对 Coss 曲线格外敏感的原因。

三个电容都强烈非线性：漏源电压低时电容大，电压升高后急剧下降，可差几十倍。手册标的单点值（如 Vds = 800V 时）只是曲线上一个点。

工程上于是有两个等效值：时间相关等效 Co(tr)（算 dv/dt 用）和能量相关等效 Co(er)（算损耗用），手册都给。研发做 ZVS 计算用的是对全电压积分的电荷 Qoss。看到这些符号不要慌，它们都是同一条曲线的不同用法。

这个非线性还有一个高阶效应：在极高 dv/dt 下，非线性电容与回路电感相互作用产生振荡，是高频振铃和 EMI 的深层来源之一。客户提"寄生电容非线性振荡"，说明遇到的是前沿问题,交给 FAE 和原厂应用团队。

同电压同电阻的两颗管子比较品质，看三个比值：Qg × Rds(on)（品质因数，越小越好）、Eoss、Crss/Ciss。这三个数是碳化硅各代产品迭代的主战场，也是对比竞品时最有说服力的技术依据。

"把你们这颗的 Coss 曲线原始数据发我，我要算 Qoss 做 ZVS 边界，另外 Eoss 在 800V 的值和 Qg(tot) 在 +18/-4V 下的值也要，我们在做三家对比。"

他在说：他在做定量选型对比，要曲线数据不要单点值。你带回来的信息：对比的另外两家是谁、他的拓扑和频率，把完整数据手册、曲线数据和仿真模型（SPICE/PLECS）发过去。

第 24 讲｜体二极管：MOSFET 自带的那只反向二极管

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