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  • SiC MOS管性能優(yōu)勢(shì)與驅(qū)動(dòng)電路差異
    • 發(fā)布時(shí)間:2020-05-05 16:18:52
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    SiC MOS管性能優(yōu)勢(shì)與驅(qū)動(dòng)電路差異
    碳化硅(SiC)是一種具有卓越性能的半導(dǎo)體材料,是瑞典科學(xué)家Jacob Berzelius在1824年發(fā)現(xiàn)的。普通的碳化硅材料可用于制作電熱元件硅碳棒,還可用來(lái)提高金屬件的耐磨性,也可作為脫氧劑。
    MOS管性能
    SiC MOS管也具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高工作溫度
    在半導(dǎo)體領(lǐng)域,SiC材料憑借良好的熱導(dǎo)率、較高的禁帶寬度得到了業(yè)界高度重視。熱導(dǎo)率比Si材料高意味著電流密度也較高,高禁帶寬度決定了SiC MOS管也具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高工作溫度。SiC MOS管優(yōu)點(diǎn)可以概括如下。
    高阻斷電壓
    與應(yīng)用廣泛的Si材料相比,SiC的擊穿場(chǎng)強(qiáng)是Si材料的10倍以上,SiC MOS管器件的阻斷電壓比Si MOS管器件高很多。
    開(kāi)關(guān)速度快
    SiC的熱導(dǎo)系數(shù)幾乎是Si材料的2.5倍,飽和電子漂移率是Si的2倍,所以SiC器件能在更高的頻率下工作。
    導(dǎo)通損耗小
    由于半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通損耗與擊穿場(chǎng)強(qiáng)成反比,對(duì)于同樣的功率等級(jí)考量,SiC MOS管器件的導(dǎo)通損耗比Si器件小很多。另外,SiC MOS管器件導(dǎo)通損耗對(duì)溫度的依存度很小,其導(dǎo)通損耗隨溫度的變化也要小很多,所以SiC MOS管與傳統(tǒng)Si器件之間的差別非常大。
    能承受更高的溫度
    在物理特性上,SiC晶體結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定,能帶寬度可達(dá)2.2-3.3eV,這個(gè)數(shù)字幾乎是Si材料的兩倍以上。一般而言,SiC所能承受的溫度更高,SiC MOS管所能達(dá)到的最大工作溫度可到600攝氏度以上。
    MOS管性能
    SiC MOS管器件損耗比傳統(tǒng)器件小10倍多
    通過(guò)上述介紹,在相同的功率等級(jí)下,使用SiC MOS管器件的電子系統(tǒng)設(shè)備BOM清單中的功率器件數(shù)量將大大減少,所采用的散熱器、濾波元件的體積也縮小了很多,而系統(tǒng)的效率也有大幅度提升。
    由于與Si MOS管有較大差別,設(shè)計(jì)SiC MOS管驅(qū)動(dòng)電路也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。相比于Si器件,SiC MOS管的寄生電容更小(大小相差超過(guò)十倍),對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的寄生參數(shù)更敏感,設(shè)計(jì)中必須足夠重視。目前,已經(jīng)量產(chǎn)的SiC MOS管的驅(qū)動(dòng)電壓范圍為-5V~+25V,而傳統(tǒng)的Si器件的驅(qū)動(dòng)電壓為-30V~+30V。
    因此,SiC MOS管器件的安全閾值很小,如果電路出現(xiàn)一個(gè)電壓尖峰很可能擊穿G-S之間的氧化層,使器件損壞。另外,SiC MOS管的價(jià)格同比貴了不少,這限制了它在一般用途中的應(yīng)用。
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