碳化硅MOSFET上风阐发 详细有哪些上风详解

碳化硅MOSFET有哪些上风？

（一）开关消耗

碳化硅MOSFET有哪些上风，下图1是1200V HighSpeed3 IGBT(IGW40N120H3) 与CoolSiC^TM MOSFET (IMW120R045M1) 在统一平台下停止开关消耗的对照测试成果。母线电压800V, 驱动电阻RG=2.2Ω，驱动电压为15V/-5V。利用1200V/20A G5 肖特基二极管 IDH20G120C5作为续流二极管。在守旧阶段，40A 的电流环境下，CoolSiC^TM MOSFET 守旧消耗比IGBT 低约50%，且几近不随结温变更。这一上风在关断阶段会加倍较着，在25℃结温下，CoolSiC^TM MOSFET 关断消耗约莫是IGBT 的20%，在175℃的结温下，CoolSiC^TM MOSFET 关断消耗唯一IGBT 的10%（关断40A电流）。且开关消耗温度系数很小。

图1 IGBT与CoolSiC^TM开关消耗对照

（二）导通消耗

碳化硅MOSFET有哪些上风，图2是1200V HighSpeed3 IGBT (IGW40N120H3) 与CoolSiC^TM MOSFET (IMW120R045M1) 的输入特征对照。常温下，两个器件在40A 电流下的导通压降不异。当小于40A 时，CoolSiC^TM MOSFET 显现出近乎电阻性的特征，而IGBT 则在输入特征上有一个拐点，普通在1V~2V, 拐点以后电流随电压线性增添。当负载电流为15A 时，在常温下，CoolSiC^TM 的正向压降只要IGBT 的一半，在175℃结温下，CoolSiC^TM MOSFET 的正向压降约是IGBT 的80%。在现实器件设想中，CoolSiC^TM MOSFET比IGBT 具备更低的导通消耗。

图2 CoolSiC^TM 和IGBT导通消耗对照

（三）体二极管续流特征

碳化硅MOSFET有哪些上风，CoolSiC^TM MOSFET的本征二极管有着和SiC肖特基二极管近似的快规复特征。25℃时，它的Qrr和不异电流品级的G5 SiC 二极管近乎相称。可是，反向规复时辰及反向规复电荷城市随结温的增添而增添。从图3(a)中咱们能够看出，当结温为175℃时，CoolSiC? MOSFET 的Qrr略高于G5 肖特基二极管。图3(b)比拟了650V 41mΩ Si MOSFET 本征二极管和CoolSiC^TM MOSFET 本征二极管的机能。在常温及低温下，1200V CoolSiC^TM MOSFET 体二极管唯一Si MOSFET 体二极管Qrr的10%。

图3 CoolSiC^TM MOSFET体二极管静态特征

比拟别的MOSFET，CoolSiC^TM 幸亏哪儿？

咱们已领会到，SiC资料固然在击穿场强、热导率、饱和电子速度等方面比拟于Si资料有着相对的上风，可是它在构成MOS（金属-氧化物-半导体）布局的时辰，SiC-SiO2界面电荷密度要弘远于Si-SiO2，如许构成的效果便是SiC外表电子迁徙率要远低于体迁徙率，从而使沟道电阻弘远于体电阻，成为器件通态比电阻巨细的首要成份。可是，外表电子迁徙率在差别的晶面上有所区分。今朝罕见的SiC MOSFET 都是立体栅布局，Si-面上构成导电沟道，缺点较多，电子迁徙率低。英飞凌CoolSiC^TM MOSFET 接纳Trench 沟槽栅布局，导电沟道从程度的晶面转移到了竖直的晶面，大大进步了外表电子迁徙率，使器件的驱动加倍轻易，寿命更长。

SiC MOSFET在阻断状况下蒙受很高的电场强度，对Trench 器件来讲，电场会在沟槽的转角处集合，这里是MOSFET耐压设想的一个软缺点。

图4 CoolSiC^TM MOSFET剖面表示图

比拟于别的SiC MOSFET, CoolSiC^TM MOSFET 有以下怪异的上风：

a）为了与便利替代此刻的Si IGBT，CoolSiC^TM MOSFET 保举驱动电压为15V，与此刻Si 基IGBT驱动需要兼容。CoolSiC^TM MOSFET典范阈值电压4.5V, 高于市道罕见的2~3V的阈值电压。比拟高的阈值电压能够避免门极电压动摇引发的误触发。

b）CoolSiC^TM MOSFET 有优化的米勒电容Cgd 与栅源电容Cgs 比值，在按捺米勒寄生导通的同时，统筹高开关频次。

c）大面积的深P阱能够用作快规复二极管，具备极低的Qrr 与杰出的鲁棒性。

d）CoolSiC^TM MOSFET供给芯片，单管，模块多种产物。单管有TO-247 3pin 和 TO-247 4pin，开尔文接法能够避免米勒寄生导通，并削减开关消耗。模块有EASY1B,EASY 2B, 62mm 等等, 能够笼盖多种功率品级利用。模块接纳低寄生电感设想，为并联设想优化，使PCB 布线更轻易。

综上所述，CoolSiC^TM MOSFET是一场值得相信的手艺反动，凭仗它的怪异布局和经心设想，它将带给用户一流的体系效力，更高的功率密度，更低的体系本钱。

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