SiC终成半导体功率器件主流

 SiC终成半导体功率器件主流

上海合美电子科技有限公司

SiC电晶体将成为吸引人的替代方案，取代工业功率电子领域现有的IGBT技术。 

SiC独有的材料特性，可设计无少数载子的单极装置，取代高阻断电压的电荷调变IGBT装置。这项效能主要基于宽带隙提供的高临界场。 

 损耗限制，由少数载子的动力所造成。而这类少数载子将在MOSFET之中遭到消除。例如SiC MOSFET已测得100kV/μs以上的超高dv/dt斜率。一开始时，相较于1,200V以上的IGBT，SiC晶体的出色动态效能是最重要的优势。不过，最近结果显示IGBT技术具有庞大潜能，如英飞凌TRENCHSTOP 5技术所示。 

若以长远来看，IGBT和单极SiC开关之间的基础差异，将日益受到瞩目。其中主要的两大差异为：一是线性无阈值的输出特性IV曲线，二是整合本体二极体与同步整流选项的能力。依据以上特性，装置可在同步整流模式提供无阈值的导通行为。此外，必要元件的数量可减少一半。这样可以大幅缩减所需的功率模组体积。 

就系统层级而言，无阈值导通行为特性可望大幅降低损耗。许多系统在大半寿命期间皆于部分负载的状况下运作，导通损耗远低于竞争的标准IGBT技术。即使是在5kHz以下的极低频率及未变更dv/dt斜率的情况下，仍然可以发现无阈值开关搭配整合式本体二极体(同步整流模式)，相较于目前市面上的商用IGBT解决方案，共有可能降低50%的损耗。

强大的SiC开关，可提供深获肯定的坚固程度(类似于硅元件)，即使新技术往往伴随着新挑战，在功率电子应用的前景仍然一片光明，一开始必须付出更多努力，以最理想及最有效的方式善用技术。相关挑战包括加速切换产生的EMI问题，或是大幅提升功率密度的冷却问题。其中后者尤其难以避免，再加上晶片缩小，无法由预期的降低损耗加以抵消。

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