碳化硅二极管的上风

碳化硅JFET有着高输出阻抗、低噪声和线性度好等特色，是今朝成长较快的碳化硅器件之一，并且领先完成了贸易化。与MOSFET器件比拟，JFET器件不存在栅氧层错误谬误构成的靠得住性题目和载流子迁徙率太低的限定，同时单极性任务特征使其坚持了杰出的高频任务才能。别的，JFET器件具备更佳的低温任务不变性和靠得住性。碳化硅JFET器件的门极的结型布局使得凡是JFET的阈值电压大多为负，即常通型器件，这对电力电子的利用极其倒霉，没法与今朝通用的驱动电路兼容。美国Semisouth公司和Rutgers大学经由过程引入沟槽注入式或台面沟槽布局(TIVJFET)的器件工艺，开辟出常断任务状况的加强型器件。可是加强型器件常常是在就义必然的正向导通电阻特征的环境下构成的，是以常通型(耗尽型)JFET更轻易完成更高功率密度和电流才能，而耗尽型JFET器件能够经由过程级联的体例完成常断型任务状况。级联的体例是经由过程串连一个高压的Si基MOSFET来完成。级联后的JFET器件的驱动电路与通用的硅基器件驱动电路天然兼容。级联的布局很是合用于在高压高功率场所替代原本的硅IGBT器件，并且间接躲避了驱动电路的兼容题目。

今朝，碳化硅JFET器件和完成必然水平的财产化，首要由Infineon和SiCED公司推出的产物为主。产物电压品级在1200V、1700V，单管电流品级最高能够达20A，模块的电流品级能够到达100A以上。2011年，田纳西大学报到了50kW的碳化硅模块，该模块接纳1200V/25A的SiC JFET并联，反并联二极管为SiCSBD。2011年，GlobalPowerElectronics研制了利用SiCJFET建造的低温前提下SiC三相逆变器的研讨，该模块峰值功率为50kW(该模块在中等负载品级下的效力为98.5%@10kHz、10kW，比起Si模块效力更高。2013年Rockwell 公司接纳600V /5A MOS加强型JFET和碳化硅二极管并联建造了电流品级为25A的三相电极驱动模块，并与当今较为进步前辈的IGBT、pin二极管模块作比拟：在划一功率品级下(25A/600V)，面积削减到60%，该模块旨在减小通态消耗和开关消耗和功率回路傍边的过压过流。

碳化硅（SiC）是今朝成长最成熟的宽禁带半导体资料，天下列国对SiC的研讨很是正视，纷纭投入大批的人力物力主动成长，美国、欧洲、日本等不只从国度层面上拟定了响应的研讨计划，并且一些国际电子业巨子也都投入巨资成长碳化硅半导体器件。

与通俗硅比拟，接纳碳化硅的元器件有以下特征：

碳化硅二极管的上风

高压特征

碳化硅器件是划一硅器件耐压的10倍

碳化硅肖特基管耐压可达2400V。

碳化硅场效应管耐压可达数万伏，且通态电阻并不很大。

碳化硅二极管的上风

高频特征

碳化硅二极管的上风

低温特征

在Si资料已靠近现实机能极限的明天，SiC功率器件因其高耐压、低消耗、高效力等特征，一向被视为“抱负器件”而备受等候。但是，绝对以往的Si材质器件，SiC功率器件在机能与本钱间的均衡和其对高工艺的须要，将成为SiC功率器件可否真正进步的关头。

今朝,低功耗的碳化硅器件已从尝试室进入了适用器件出产阶段。今朝碳化硅圆片的价钱还较高,其错误谬误也多。经由过程不时的研讨开辟,估计到2010年前后,碳化硅器件将主宰功率器件的市场。但现实上并非如斯。

最受存眷的碳化硅MOS

SiC器件分类

碳化硅二极管的上风

SiC-MOSFET

SiC-MOSFET 是碳化硅电力电子器件研讨中最受存眷的器件。

碳化硅MOS的上风

硅IGBT在普通环境下只能任务在20kHz以下的频次。因为遭到资料的限定，高压高频的硅器件没法完成。碳化硅MOSFET不只合适于从600V到10kV的普遍电压规模，同时具备单极型器件的出色开关机能。比拟于硅IGBT，碳化硅MOSFET在开关电路中不存在电流拖尾的环境具备更低的开关消耗和更高的任务频次。

20kHz的碳化硅MOSFET模块的消耗能够比3kHz的硅IGBT模块低一半， 50A的碳化硅模块就能够替代150A的硅模块。显现了碳化硅MOSFET在任务频次和效力上的庞大上风。

碳化硅MOSFET寄生体二极管具备极小的反向规复时辰trr和反向规复电荷Qrr。如图所示，统一额外电流900V的器件，碳化硅MOSFET 寄生二极管反向电荷只要划一电压规格硅基MOSFET的5%。对桥式电路来讲（出格当LLC变更器任务在高于谐振频次的时辰），这个目标很是关头，它能够减小死区时辰和体二极管的反向规复带来的消耗和乐音，便于进步开关任务频次。