使用 SiC MOSFET：挑战与设计建议---凯利讯半导体

最新推荐文章于 2024-10-29 20:01:32 发布

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分类专栏：电子技术文章标签：设计电子技术应用

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/tyaolxh/article/details/78780605

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本文探讨了碳化硅(SiC)MOSFET在高功率应用中的优势，如更快的开关速度和更高的电流密度，但也指出其设计挑战，包括稳健性、瞬时振荡和故障处理。设计人员需要理解和解决这些问题，例如优化栅极驱动、管理寄生效应和热管理。SiC MOSFET的高速特性可能导致电磁干扰(EMI)和电压过冲，需要采取措施来减轻这些问题。此外，可靠性是关键，包括栅极氧化物的耐用性和短路耐受时间。评估套件和工具可以帮助设计人员熟悉SiC MOSFET的应用。

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　　对于电网转换、电动汽车或家用电器等高功率应用，碳化硅 (SiC) MOSFET 与同等的硅 IGBT 相比具有许多优势，包括更快的开关速度、更高的电流密度和更低的导通电阻。但是，SiC MOSFET 也存在自己的一系列问题，包括稳健性、可靠性、高频应用中的瞬时振荡，以及故障处理等。

　　对设计人员而言，成功应用 SiC MOSFET 的关键在于深入了解 SiC MOSFET 独有的工作特征及其对设计的影响。本文将提供此类见解，以及实现建议和解决方案示例。

　　为何使用 SiC MOSFET

　　要充分认识 SiC MOSFET 的功能，一种有用的方法就是将它们与同等的硅器件进行比较。SiC 器件可以阻断的电压是硅器件的 10 倍，具有更高的电流密度，能够以 10 倍的更快速度在导通和关断状态之间转换，并且具有更低的导通电阻。例如，900 伏 SiC MOSFET 可以在 1/35 大小的芯片内提供与 Si MOSFET 相同的导通电阻(图 1)。

　　图 1：SiC MOSFET(右侧)与硅器件相比，具有更低的导通电阻和更高的电压耐受能力。

　　标准硅 MOSFET 在高至 150°C 的温度条件下工作时，RDS(on) 导通电阻要高出 25°C 时典型值的两倍。采用正确封装时，SiC MOSFET 可获得 200°C 甚至更高的额定温度。SiC MOSFET 的超高工作温度也简化了热管理，从而减小了印刷电路板的外形尺寸，并提高了系统稳定性。

　　设计挑战

　　然而，SiC MOSFET 技术可能是一把双刃剑，在带来改进的同时，也带来了设计挑战。在诸多挑战中，工程师必须确保：

　　以最优方式驱动 SiC MOSFET，最大限度降低传导和开关损耗。