碳化矽MOSFET有哪些優勢？

（一）開關損耗

碳化矽MOSFET有哪些優勢，下圖1是1200V HighSpeed3 IGBT(IGW40N120H3) 與CoolSiCTM MOSFET (IMW120R045M1) 在同一平台下進行開關損耗的對比測試結果。母線電壓800V, 驅動電阻RG=2.2Ω，驅動電壓為15V/-5V。使用1200V/20A G5 肖特基麻豆国产一区 IDH20G120C5作為續流麻豆国产一区。在開通階段，40A 的電流情況下，CoolSiCTM MOSFET 開通損耗比IGBT 低約50%，且幾乎不隨結溫變化。這一優勢在關斷階段會更加明顯，在25℃結溫下，CoolSiCTM MOSFET 關斷損耗大約是IGBT 的20%，在175℃的結溫下，CoolSiCTM MOSFET 關斷損耗僅有IGBT 的10%（關斷40A電流）。且開關損耗溫度係數很小。

圖1 IGBT與CoolSiCTM開關損耗對比

（二）導通損耗

碳化矽MOSFET有哪些優勢，圖2是1200V HighSpeed3 IGBT (IGW40N120H3) 與CoolSiCTM MOSFET (IMW120R045M1) 的輸出特性對比。常溫下，兩個器件在40A 電流下的導通壓降相同。當小於40A 時，CoolSiCTM MOSFET 顯示出近乎電阻性的特性，而IGBT 則在輸出特性上有一個拐點，一般在1V~2V, 拐點之後電流隨電壓線性增長。當負載電流為15A 時，在常溫下，CoolSiCTM 的正向壓降隻有IGBT 的一半，在175℃結溫下，CoolSiCTM MOSFET 的正向壓降約是IGBT 的80%。在實際器件設計中，CoolSiCTM MOSFET比IGBT 具有更低的導通損耗。

圖2 CoolSiCTM 和IGBT導通損耗對比

（三）體麻豆国产一区續流特性

碳化矽MOSFET有哪些優勢，CoolSiCTM MOSFET的本征麻豆国产一区有著和SiC肖特基麻豆国产一区類似的快恢複特性。25℃時，它的Qrr和相同電流等級的G5 SiC 麻豆国产一区近乎相等。然而，反向恢複時間及反向恢複電荷都會隨結溫的增加而增加。從圖3(a)中日韩国产成人可以看出，當結溫為175℃時，CoolSiC? MOSFET 的Qrr略高於G5 肖特基麻豆国产一区。圖3(b)比較了650V 41mΩ Si MOSFET 本征麻豆国产一区和CoolSiCTM MOSFET 本征麻豆国产一区的性能。在常溫及高溫下，1200V CoolSiCTM MOSFET 體麻豆国产一区僅有Si MOSFET 體麻豆国产一区Qrr的10%。

圖3 CoolSiCTM MOSFET體麻豆国产一区動態特性

相比其它MOSFET，CoolSiCTM 好在哪兒？

日韩国产成人已經了解到，SiC材料雖然在擊穿場強、熱導率、飽和電子速率等方麵相比於Si材料有著絕對的優勢，但是它在形成MOS（金屬-氧化物-半導體）結構的時候，SiC-SiO2界麵電荷密度要遠大於Si-SiO2，這樣造成的後果就是SiC表麵電子遷移率要遠低於體遷移率，從而使溝道電阻遠大於體電阻，成為器件通態比電阻大小的主要成分。然而，表麵電子遷移率在不同的晶麵上有所區別。目前常見的SiC MOSFET 都是平麵柵結構，Si-麵上形成導電溝道，缺陷較多，電子遷移率低。英飛淩CoolSiCTM MOSFET 采用Trench 溝槽柵結構，導電溝道從水平的晶麵轉移到了豎直的晶麵，大大提高了表麵電子遷移率，使器件的驅動更加容易，壽命更長。

SiC MOSFET在阻斷狀態下承受很高的電場強度，對於Trench 器件來說，電場會在溝槽的轉角處集中，這裏是MOSFET耐壓設計的一個薄弱點。

圖4 CoolSiCTM MOSFET剖麵示意圖

相比於其它SiC MOSFET, CoolSiCTM MOSFET 有以下獨特的優勢：

a）為了與方便替換現在的Si IGBT，CoolSiCTM MOSFET 推薦驅動電壓為15V，與現在Si 基IGBT驅動需求兼容。CoolSiCTM MOSFET典型閾值電壓4.5V, 高於市麵常見的2~3V的閾值電壓。比較高的閾值電壓可以避免門極電壓波動引起的誤觸發。

b）CoolSiCTM MOSFET 有優化的米勒電容Cgd 與柵源電容Cgs 比值，在抑製米勒寄生導通的同時，兼顧高開關頻率。

c）大麵積的深P阱可以用作快恢複麻豆国产一区，具有極低的Qrr 與良好的魯棒性。

d）CoolSiCTM MOSFET提供芯片，單管，模塊多種產品。單管有TO-247 3pin 和 TO-247 4pin，開爾文接法可以防止米勒寄生導通，並減少開關損耗。模塊有EASY1B,EASY 2B, 62mm 等等, 可以覆蓋多種功率等級應用。模塊采用低寄生電感設計，為並聯設計優化，使PCB 布線更容易。

綜上所述，CoolSiCTM MOSFET是一場值得信賴的技術革命，憑借它的獨特結構和精心設計，它將帶給用戶一流的係統效率，更高的功率密度，更低的係統成本。
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