体二极管已经反偏，MOS开通电流却突然抬高

半桥两只MOS没有同时收到高电平，死区也留出来了，开通瞬间却仍冒出一股很高的电流。它可能不是驱动逻辑直通，而是另一只MOS体二极管留下的反向恢复电荷。死区期间负载电流先流过体二极管；换向时，对侧MOS一开通，就要把这些存储电荷从反方向抽走。负载电流与恢复电流在同一瞬间叠加，电流尖峰、开通损耗和寄生振铃便一起出现。

反偏不等于电流立刻为零

PN结正向导通时，结区与邻近区域会存储少数载流子。外部电压翻转后，电流需要先反向流一段时间，把这些电荷移走，二极管才重新获得反向阻断能力。这段电流的面积对应反向恢复电荷Qrr，峰值和持续时间还会受正向电流、结温、反向di/dt与器件结构影响。体二极管刚刚承担过续流，就不能把它当成理想开关：门极信号已经关闭，结内部的电荷却还没有消失。

图1　二极管与MOS封装实物用于对应体二极管的真实结结构和电流路径。

恢复电流要从对侧开关经过

以半桥为例，下管体二极管在死区内续流，上管随后开通。开关节点被快速拉高时，下管二极管承受反压，恢复电流经直流母线、上管、开关节点和下管体二极管闭合。上管看到的电流因此不只包含负载电流，还包含清除电荷的分量。若换流回路寄生电感较大，快速电流变化会产生附加电压并激起振铃；上管的开通损耗增加，下管也可能同时承受较高反压与恢复功耗。

图2　功率回路与桥式器件照片有助于定位恢复电流经过的最小换流环路。

死区过长和过短都可能惹麻烦

死区太短会增加上下管交叠导通风险；死区过长，则把更多负载电流赶进体二极管，使正向导通时间和存储电荷增加。优化不能只追求“留得更宽”。可利用同步整流时序减少二极管实际导通，或选择反向恢复更温和的器件；某些拓扑还能通过软开关让电压、电流在更有利的条件下换向。栅极电阻改变开通di/dt，也会同时影响损耗、振铃和恢复峰值，需要结合安全工作区与温度评估。

图3　示波器与功率分析设备说明，时序优化必须回到同一时间轴上的电压、电流波形。

测量时先证明它不是直通

至少同时观察两路VGS、开关节点VDS和桥臂电流。确认电流尖峰前，哪只体二极管正在续流；再比较尖峰与对侧开通沿的对应关系。改变死区、温度、负载电流和栅极电阻，看尖峰是否按反向恢复规律变化。高侧测量要控制探头共模与回路面积，电流探头带宽也要足够，否则尖峰会被削平或被探头接地环路伪造。器件手册中的Qrr必须结合规定测试条件读取，不能脱离di/dt和温度横向比一个数字。

图4　典型换流波形图把VGS、VDS和恢复电流放在一起，便于区分恢复与逻辑直通。

布局决定尖峰会不会变成过压

恢复电流不可避免时，母线高频去耦、上下管与电容之间的环路应尽量短而紧凑，驱动回路与功率回路分开。开关节点的大面积铜会增加耦合，源极公共电感则会让功率电流反过来扰动门极。必要时使用Kelvin源极、独立开关速度控制、RC或RCD吸收，但吸收参数应从振铃频率和寄生量估算后再验证，不能凭经验随便挂一组。替换MOS时除导通电阻外，还要同时看体二极管压降、Qrr、恢复软硬程度、结电容和热阻。低RDS(on)并不保证换流更轻松。反向恢复还会通过公共源极电感影响门极。功率电流快速上升时，源极寄生电感产生电压，使驱动器看到的VGS与芯片内部真实VGS不同，可能形成负反馈减慢开通，也可能在另一只管上造成门极反弹。测量应尽量使用Kelvin源或把差分探头直接跨在门源引脚，而不是从驱动器地端推算。若采用SiC MOSFET或氮化镓器件，体二极管或第三象限导通机理、恢复特性和推荐死区与硅MOS不同，应以对应手册和应用条件为准。台架上还要覆盖轻载、重载、启动、短路恢复和双向功率流，避免只在一个稳态点把尖峰调小。验证报告应把恢复尖峰与器件额定值分开描述：探头测得的峰值、估算的结温、手册测试条件和安全裕量各自列明。若波形随探头位置大幅变化，先修正测量回路，再决定是否增加吸收。

开通电流尖峰若与对侧体二极管的导通过程相连，就要按换流问题处理，而不是只盯门极逻辑。时序、器件、寄生和温度四项必须放到同一张波形记录里。

你们遇到桥臂开通尖峰时，会先扫死区和结温，还是先更换栅极电阻？