您好!欢迎光临烜芯微科技品牌官网!

深圳市烜芯微科技有限公司

ShenZhen XuanXinWei Technoligy Co.,Ltd
二极管、三极管、MOS管、桥堆

全国服务热线:18923864027

  • 热门关键词:
  • 桥堆
  • 场效应管
  • 三极管
  • 二极管
  • 碳化硅MOSFET优势分析-具体有哪些优势详情
    • 发布时间:2020-05-15 17:51:04
    • 来源:
    • 阅读次数:
    碳化硅MOSFET优势分析-具体有哪些优势详情
    碳化硅MOSFET有哪些优势?
    (一)开关损耗
    碳化硅MOSFET有哪些优势,下图1是1200V HighSpeed3 IGBT(IGW40N120H3) 与CoolSiCTM MOSFET (IMW120R045M1) 在同一平台下进行开关损耗的对比测试结果。母线电压800V, 驱动电阻RG=2.2Ω,驱动电压为15V/-5V。使用1200V/20A G5 肖特基二极管 IDH20G120C5作为续流二极管。在开通阶段,40A 的电流情况下,CoolSiCTM MOSFET 开通损耗比IGBT 低约50%,且几乎不随结温变化。这一优势在关断阶段会更加明显,在25℃结温下,CoolSiCTM MOSFET 关断损耗大约是IGBT 的20%,在175℃的结温下,CoolSiCTM MOSFET 关断损耗仅有IGBT 的10%(关断40A电流)。且开关损耗温度系数很小。
    碳化硅MOSFET
    图1 IGBT与CoolSiCTM开关损耗对比
    (二)导通损耗
    碳化硅MOSFET有哪些优势,图2是1200V HighSpeed3 IGBT (IGW40N120H3) 与CoolSiCTM MOSFET (IMW120R045M1) 的输出特性对比。常温下,两个器件在40A 电流下的导通压降相同。当小于40A 时,CoolSiCTM MOSFET 显示出近乎电阻性的特性,而IGBT 则在输出特性上有一个拐点,一般在1V~2V, 拐点之后电流随电压线性增长。当负载电流为15A 时,在常温下,CoolSiCTM 的正向压降只有IGBT 的一半,在175℃结温下,CoolSiCTM MOSFET 的正向压降约是IGBT 的80%。在实际器件设计中,CoolSiCTM MOSFET比IGBT 具有更低的导通损耗。
    碳化硅MOSFET
    图2 CoolSiCTM 和IGBT导通损耗对比
    (三)体二极管续流特性
    碳化硅MOSFET有哪些优势,CoolSiCTM MOSFET的本征二极管有着和SiC肖特基二极管类似的快恢复特性。25℃时,它的Qrr和相同电流等级的G5 SiC 二极管近乎相等。然而,反向恢复时间及反向恢复电荷都会随结温的增加而增加。从图3(a)中我们可以看出,当结温为175℃时,CoolSiC? MOSFET 的Qrr略高于G5 肖特基二极管。图3(b)比较了650V 41mΩ Si MOSFET 本征二极管和CoolSiCTM MOSFET 本征二极管的性能。在常温及高温下,1200V CoolSiCTM MOSFET 体二极管仅有Si MOSFET 体二极管Qrr的10%。
    碳化硅MOSFET
    图3 CoolSiCTM MOSFET体二极管动态特性
    相比其它MOSFET,CoolSiCTM 好在哪儿?
    我们已经了解到,SiC材料虽然在击穿场强、热导率、饱和电子速率等方面相比于Si材料有着绝对的优势,但是它在形成MOS(金属-氧化物-半导体)结构的时候,SiC-SiO2界面电荷密度要远大于Si-SiO2,这样造成的后果就是SiC表面电子迁移率要远低于体迁移率,从而使沟道电阻远大于体电阻,成为器件通态比电阻大小的主要成分。然而,表面电子迁移率在不同的晶面上有所区别。目前常见的SiC MOSFET 都是平面栅结构,Si-面上形成导电沟道,缺陷较多,电子迁移率低。英飞凌CoolSiCTM MOSFET 采用Trench 沟槽栅结构,导电沟道从水平的晶面转移到了竖直的晶面,大大提高了表面电子迁移率,使器件的驱动更加容易,寿命更长。
    SiC MOSFET在阻断状态下承受很高的电场强度,对于Trench 器件来说,电场会在沟槽的转角处集中,这里是MOSFET耐压设计的一个薄弱点。
    碳化硅MOSFET
    图4 CoolSiCTM MOSFET剖面示意图
    相比于其它SiC MOSFET, CoolSiCTM MOSFET 有以下独特的优势:
    a)为了与方便替换现在的Si IGBT,CoolSiCTM MOSFET 推荐驱动电压为15V,与现在Si 基IGBT驱动需求兼容。CoolSiCTM MOSFET典型阈值电压4.5V, 高于市面常见的2~3V的阈值电压。比较高的阈值电压可以避免门极电压波动引起的误触发。
    b)CoolSiCTM MOSFET 有优化的米勒电容Cgd 与栅源电容Cgs 比值,在抑制米勒寄生导通的同时,兼顾高开关频率。
    c)大面积的深P阱可以用作快恢复二极管,具有极低的Qrr 与良好的鲁棒性。
    d)CoolSiCTM MOSFET提供芯片,单管,模块多种产品。单管有TO-247 3pin 和 TO-247 4pin,开尔文接法可以防止米勒寄生导通,并减少开关损耗。模块有EASY1B,EASY 2B, 62mm 等等, 可以覆盖多种功率等级应用。模块采用低寄生电感设计,为并联设计优化,使PCB 布线更容易。
    综上所述,CoolSiCTM MOSFET是一场值得信赖的技术革命,凭借它的独特结构和精心设计,它将带给用户一流的系统效率,更高的功率密度,更低的系统成本。
    烜芯微专业制造二极管,三极管,MOS管,桥堆等20年,工厂直销省20%,1500家电路电器生产企业选用,专业的工程师帮您稳定好每一批产品,如果您有遇到什么需要帮助解决的,可以点击右边的工程师,或者点击销售经理给您精准的报价以及产品介绍
    相关阅读