浮思特| SiC MOS 、IGBT和超結MOS對比

在經(jīng)過多年的技術積累后，硅碳化物 (SiC) MOSFET因其強大的擊穿場和較低的損耗特性，逐漸受到工程師們的熱烈追捧。目前，它們主要用于以絕緣柵雙極晶體管（IGBT）為主導的鍵合部件領域。然而，在當今功率設備的大格局中，SiC MOSFET到底扮演了何種角色？

SiC MOSFET優(yōu)勢

與IGBT相比，硅碳化物金屬氧化物半導體場效應晶體管（SiC MOSFET）因其線性輸出特性，特別是在部分負載下，可以實現(xiàn)顯著降低的導通損耗。這與IGBT形成鮮明對比，后者存在膝電壓現(xiàn)象（Vce_sat）。理論上，通過增大器件面積，設計師可以將導通損耗降低至微小的程度，而在IGBT中卻無法如此。

開關損耗

從開關損耗角度看，在導通模式下由于不存在少數(shù)載流子，可以消除尾電流，實現(xiàn)極小的關斷損耗。對比IGBT，開通損耗也得到了降低，主要是由于開通電流峰值較小。這兩種損耗類型都不隨溫度增加而增大。然而，與IGBT不同的是，SiC MOSFET的開通損耗占主導，而關斷損耗較小，這常常與IGBT的表現(xiàn)相反。

此外，由于垂直MOSFET結構本身包括一個強大的本體二極管，因此工程師不再需要額外的續(xù)流二極管。這個本體二極管基于pn二極管，SiC器件的膝電壓大約為3V?，F(xiàn)在有人可能會質疑，如果在二極管模式下導通損耗可能會很高。但實際僅在短暫的死區(qū)時間內(nèi)工作。在這段200納秒到500納秒的時候內(nèi)進行硬切換，對于零電壓開關(ZVS)等揩振拓撲，這個時間應該少于50納秒。

SiC MOSFET應用

最近，市場上有650V CoolSiC MOSFET衍生產(chǎn)品，可以廣布于650V的產(chǎn)品組合。這種技術不僅能補充這個阻斷電壓級別的IGBT，還能補充CoolMOS技術。這兩種設備都具有快速開關和線性電流-電壓特性；然而，SiC MOSFET在硬切換和超過10kHz的切換頻率下，允許本體二極管工作。基于橫溝的SiC MOSFET將低導通電阻和防止過度柵氧化物場應力的優(yōu)化設計相結合，提供了與 IGBT 相似的柵氧化物可靠性。

與超結MOS的對比

與超結設備相比，SiC MOSFET在輸出電容電荷（Qoss）方面明顯較低，并具有與漏電壓特性更加平滑的電容。這些特點使SiC MOSFET能夠用于如半橋和連續(xù)導通模式（CCM）圖騰極等高效率橋拓撲。另一方面，CoolMOS部件會展示其在硬切換在本體二極管上導通不存在或者可以預防的應用中的優(yōu)勢。這為硅碳化物和超結MOSFET在600V至900V的電壓類別中共存奠定了基礎。