今天这篇文章来自坎皮纳斯州立大学，这是巴西的大学，
主要内容是对比TO-247-3、TO-247-4以及TO-263-7三种封装器件的开关特性，
先介绍背景
使用SiC器件可以降低系统成本，因为更高的开关频率允许使用更小尺寸的无源元件，
然而随着开关频率的增加，开关损耗越发显著，降低开关损耗成为SiC器件发挥高频优势的关键。
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如上，TO-247-4和TO-263-7两种封装形式，
芯片藏在上方的黑盒子里，底下伸出几条腿，即为管脚，左边是4条，右边是7条，
再看标注，这两种封装形式的Source都有两种：Power Source和Driver Source（开尔文引脚，KS），
而在TO-247-3之类的封装中，Source并不会细分为这两种。
为什么要这么设计？
原因是，将驱动源和功率源分离，避免源极寄生电感产生的感应电动势对驱动电路产生影响，
即，通过引入KS电极，使驱动回路和功率回路解耦。
TO-247-4相比TO-247-3的优势已有诸多研究，但目前对TO-263-7封装的研究尚不多见，本文通过SPICE仿真，对比这三种封装的1.2kV SiC MOSFET的开关损耗。
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先简单介绍一下SiC MOSFET寄生电容的基本常识，如上，CGS、CGD以及CDS的位置均有标注，
为什么这几个电容对开关损耗有重要影响？
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看这张图，MOSFET开通过程，
VGS逐渐增大，增至Vth时，沟道开启，对应T2时间段的开头，
整个T2时间段，CGS充电，
T3时间段，VGS曲线进入米勒平台期，CGD放电，VDS下降，此阶段VDS与IDS的乘积会导致器件产生损耗，
直到T4时间段，MOSFET才进入完全导通状态。
关断状态也会产生类似的过程，同样存在米勒平台效应，也会在此阶段产生损耗。
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TO-247-3和TO-247-4的驱动电路如上，右图中的DS即为开尔文源极，
在左图中，VGSint会受寄生电感LS产生的感应电动势影响，在高速开关过程中，可能产生额外功耗，或导致误开启。
而在右图中，驱动回路通过RK、LK，单独与源极连接，与功率回路解耦，
尽管LK也会导致损耗，但没有大电流（IDS）流过此处，损耗大幅降低。
另外，TO-263-7封装的SiC MOSFET，除G、D和KS之外，还设有4个源极引脚，
为啥要搞这么多源极引脚？
答：通过将总电流分配到多个引脚，使得总寄生电感减小，进而减小开关过程中的振荡和电压尖峰。
4个源极引脚的寄生电感呈并联关系，计算方式很简单，
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如上，n为源极引脚数量，式左边为等效寄生电感。
其实就是寄生电感除以数量，很简单。
接下来，进行具体对比，
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三种模型如上，寄生电容完全相同，仅有封装形式不同，额定电压1.2kV，额定电流66A，
通过将Datasheet中的开通损耗、关断损耗以及总损耗与仿真结果对比，确认模型的准确性。
接下来对比三种封装形式对开关特性的影响，
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如上，600V测试电压、结温25°C、负载电感L=1mH、DUT栅极驱动电压范围为-4V至15V、外栅阻2.5Ω以及电容1000µF测试条件下，
开关损耗随测试电流的变化如上图，
从0到50A，TO-263-7封装器件的开关损耗始终最小，这是开尔文源极+多源极引脚的共同效果。
相比TO-247-3器件，TO-247-4器件的开关损耗降幅也较为明显，这是开尔文源极的作用。
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三种器件的VGS波形如上，（a）为开通过程，（b）为关断过程，
TO-247-3器件的VGS振荡最剧烈，且变化幅度较大，这会导致开关过程不稳定，且增大开关损耗，
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三种器件的IDS和VDS波形如上，（a）为开通过程，（b）为关断过程，左边为IDS，右边为VDS，
TO-247-3器件的开关延迟非常明显，源极寄生电感的耦合效应使得开关转换时间增加，损耗随之上升。
小结：
1、TO-247-4和TO-263-7封装，通过引入KS电极，将驱动源和功率源分离，避免源极寄生电感产生的感应电动势对驱动电路产生影响，实现驱动回路和功率回路的解耦，
此外，TO-263-7封装设有4个源极引脚，通过将总电流分配到多个引脚，使得总寄生电感减小，进而减小开关过程中的振荡和电压尖峰。
2、从0到50A，TO-263-7封装器件的开关损耗始终最小，这是开尔文源极+多源极引脚的共同效果。
相比TO-247-3器件，TO-247-4器件的开关损耗降幅也较为明显，这是开尔文源极的作用。
3、未设置开尔文引脚的TO-247-3器件，VGS波形振荡最剧烈，开关延迟最明显。
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