碳化硅SiC-MOSFET的特性和优点有哪些
2022-11-24 13:37:17

一、碳化硅SIC MOSFET特性

          Si材料中越是高耐压器件,单位面积的导通电阻也越大(以耐压值的约2~2.5次方的比例增加),因此600V以上的电压中主要采用IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)。

         IGBT通过电导率调制,向漂移层内注入作为少数载流子的空穴,因此导通电阻比MOSFET还要小,但是同时由于少数载流子的积聚,在Turn-off时会产生尾电流,从而造成极大的开关损耗。

         SiC器件漂移层的阻抗比Si器件低,不需要进行电导率调制就能够以MOSFET实现高耐压和低阻抗。而且MOSFET原理上不产生尾电流,所以用SiC-MOSFET替代IGBT时,能够明显地减少开关损耗,并且实现散热部件的小型化。另外,SiC-MOSFET能够在IGBT不能工作的高频条件下驱动,从而也可以实现无源器件的小型化。与600V~900V的Si-MOSFET相比,SiC-MOSFET的优势在于芯片面积小(可实现小型封装),而且体二极管的恢复损耗非常小。主要应用于工业机器电源、高效率功率调节器的逆变器或转换器中。

         随着SiC MOSFET制备技术的改进和驱动问题的解决,其将在电力电子的高频开关领域得到广泛地应用。

二、碳化硅SIC MOSFET替代传统MOSFET及IGBT的优点

         碳化硅MOS优点:高频高效,高耐压,高可靠性。 可以实现节能降耗,小体积,低重量,高功率密度。相对应于传统MOSFET以及IGBT有以下优点:

1、高工作频率:传统MOSFET工作频率在60KHZ左右,而碳化硅MOSFET在1MHZ。

用途:高频工作,可以减小电源系统中电容以及电感或变压器的体积,降低电源成本,让电源实现小型化,美观化。从而实现电源的升级换代。

2、低导通阻抗,碳化硅MOSFET单管内阻可以达到15毫欧,这对于传统的MOSFET看来是不可想象的。

用途:轻松达到能效要求,减少散热片使用,降低电源体积和重量,电源温度更低,可靠性更高。

3、耐压高,碳化硅MOSFET目前量产的耐压可达3300V,一般MOSFET耐压900V,IGBT常见耐压1200V。

4、耐高温,碳化硅MOSFET芯片结温可达300度,可靠性,稳定性大大高于传统MOSFET。

所以使用碳化硅MOSFET可以让电源实现高效率,小体积,在一些高温,高压环境,必用不可。