MOSFETのゲートソースに負電位(サージ)が発生するとは?対策にダイオードを挿入するとはどういう意味?

業務で、モータを駆動させるMOSFETを使った回路図で、

「MOSFETの負電位(負サージ)対策のためにダイオードを挿入した方がいい」

といった話が出てきました。

MOSFETを使った回路に負電位が発生するとはどういう意味なのか?

対策として挿入するダイオードは、回路図のどこに入れて、どんな効果があるのか?

全く意味が分からなかったので、調べた内容を下記に書いておきました。

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MOSFETのゲートソースに負電位(サージ)が発生する原理や対策が分かりやすく書いてあったメーカの公開サイト

1つ目は、ロームのサイト。

ブリッジ構成におけるスイッチングデバイスのターンオンあるいはターンオフ時に発生しているゲートーソース電圧のサージ

https://fscdn.rohm.com/jp/products/databook/applinote/discrete/sic/mosfet/sicmosfet-surge%20suppression_an_j.pdf

下記も、上記URLからの引用です。

下記の説明は、

Figure2は、ハイサイドMOSFETのゲートON、ローサイドOFFの状態から、

ローサイドMOSFETのゲートON、ハイサイドOFFに切り替えるときの説明。

Figure3はその逆の説明。

と思われます。

mosfetのサージ対策1

mosfetのサージ対策2

https://fscdn.rohm.com/jp/products/databook/applinote/discrete/sic/mosfet/sicmosfet-surge%20suppression_an_j.pdf

2つ目は東芝のサイト。

こちらは、

  • あるMOSFETをオフしたときに、別のMOSFETのボディダイオードに電流が還流する。
  • 再びMOSFETをオンにすると、ボディダイオードが逆回復するまでの時間は短絡電流が流れて熱が発生する。

この点について説明されています。

ソース・ドレイン間ダイオード使用について

MOSFET Q1をオフすると、MOSFET Q2のボディーダイオードを通して電流B が還流します。

その後、再び MOSFETQ1 をオンにすると、MOSFET Q2 のボディーダイオードが逆回復するまでの時間 (trr)、短絡電流 C が MOSFET Q1 からMOSFET Q2に流れて、この損失により熱が発生します。

mosfetのサージ対策3

https://toshiba.semicon-storage.com/info/docget.jsp?did=59474

3つ目は、ルネサスのサイト。

こちらは、MOSFETの静電破壊保護の外付けダイオードの回路構成例が示されています。

mosfetのサージ対策4

https://ja-support.renesas.com/knowledgeBase/17792657

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まとめ

MOSFETのON、OFFによって生じるサージに関してざっと調べた結果、分かりやすい説明だったサイトの引用でした。

「サージ」と一言でいっても、複数の現象に対する対策がありそう。

なので、私は、まだ複数の現象と対策について、1対1の理解が出来ていない状況です。

さらに調べて、理解ができてきたら、もっと整理していきます。

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