使用基于 SiC 的 MOSFET 提高功率轉(zhuǎn)換效率

2388718 2022-11-25 | pdf | 328.33KB | 次下載 | 2積分

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資料介紹

更高的功率要求、法規(guī)要求以及關(guān)于效率和 EMI 問題的標(biāo)準(zhǔn)的趨勢正在推動電源使用開關(guān)電源設(shè)備的需求，因為它們具有更高的效率和更寬的工作范圍。與此同時，設(shè)計人員不斷承受著降低成本和節(jié)省空間的壓力。面對這些要求，需要一種替代傳統(tǒng)硅 (Si) 基 MOSFET 的方法。更高的功率要求、法規(guī)要求以及關(guān)于效率和 EMI 問題的標(biāo)準(zhǔn)的趨勢正在推動電源使用開關(guān)電源設(shè)備的需求，因為它們具有更高的效率和更寬的工作范圍。與此同時，設(shè)計人員不斷承受著降低成本和節(jié)省空間的壓力。面對這些要求，需要一種替代傳統(tǒng)硅 (Si) 基 MOSFET 的方法。碳化硅 (SiC) 現(xiàn)已成為一個明確的選擇，因為它已經(jīng)成熟并已進入第三代。基于 SiC 的 FET 具有許多性能優(yōu)勢，特別是在效率、更高的可靠性、更少的熱管理問題和更小的占位面積方面。這些適用于整個功率譜，不需要對設(shè)計技術(shù)進行根本改變，盡管它們可能需要進行一些調(diào)整。碳化硅 (SiC) 現(xiàn)已成為一個明確的選擇，因為它已經(jīng)成熟并已進入第三代。基于 SiC 的 FET 具有許多性能優(yōu)勢，特別是在效率、更高的可靠性、更少的熱管理問題和更小的占位面積方面。這些適用于整個功率譜，不需要對設(shè)計技術(shù)進行根本改變，盡管它們可能需要進行一些調(diào)整。本文簡要比較了 Si 與 SiC，介紹了本文簡要比較了 Si 與 SiC，介紹了Cree/WolfspeedCree/Wolfspeed的 SiC 器件示例，并展示了如何使用它們開始設(shè)計。的 SiC 器件示例，并展示了如何使用它們開始設(shè)計。SiC 與 Si MOSFETSiC 與 Si MOSFET首先，弄清楚技術(shù)和術(shù)語很重要：基于 SiC 的 FET 是 MOSFET，就像它們的硅前身一樣。從廣義上講，它們的內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)相似，都是源、漏、柵連接的三端器件。首先，弄清楚技術(shù)和術(shù)語很重要：基于 SiC 的 FET 是 MOSFET，就像它們的硅前身一樣。從廣義上講，它們的內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)相似，都是源、漏、柵連接的三端器件。區(qū)別正如它們的名稱所示：基于 SiC 的 FET 使用碳化硅作為基礎(chǔ)材料，而不是單獨使用硅。業(yè)內(nèi)許多人將它們稱為 SiC 器件，而忽略了 MOSFET 部分。本文將它們稱為 SiC FET。區(qū)別正如它們的名稱所示：基于 SiC 的 FET 使用碳化硅作為基礎(chǔ)材料，而不是單獨使用硅。業(yè)內(nèi)許多人將它們稱為 SiC 器件，而忽略了 MOSFET 部分。本文將它們稱為 SiC FET。為什么使用碳化硅化合物作為材料？由于各種深層次的物理原因，SiC 具有與硅明顯不同的三個主要電氣特性，每個特性都帶來操作優(yōu)勢；還有其他更微妙的問題（圖 1）。為什么使用碳化硅化合物作為材料？由于各種深層次的物理原因，SiC 具有與硅明顯不同的三個主要電氣特性，每個特性都帶來操作優(yōu)勢；還有其他更微妙的問題（圖 1）。圖 1：SiC 與 Si 和 GaN 固體材料的關(guān)鍵材料特性的近似比較。與 Si 相比，SiC 具有更高的臨界擊穿、更高的導(dǎo)熱性和更寬的帶隙。（圖片來源：Researchgate）圖 1：SiC 與 Si 和 GaN 固體材料的關(guān)鍵材料特性的近似比較。與 Si 相比，SiC 具有更高的臨界擊穿、更高的導(dǎo)熱性和更寬的帶隙。