SiC FET導通電阻隨溫度變化

比較SiC開關的數據手冊可能很困難。SiC MOSFET在導通電阻溫度系數較低的情況下似乎具有優勢，但與UnitedSiC FET相比，這表明潛在的損耗更高，整體效率低下。

正如諺語所說，“比較是可憎的”，最早記錄在1440年左右的約翰·利德蓋特（John Lydgate）的“馬，鵝和羊之間的辯論”中。除了牲畜之外，現代電源轉換器的設計人員必須嘗試冷靜地將電源開關與其應用進行比較，并提出一系列相互競爭的“最佳性能”主張。問題是將蘋果與蘋果進行比較，繼續農業的比喻，因為如果不考慮與其他措施的權衡，就不能說任何單一的電氣參數更好。開關導通電阻就是一個很好的例子 – 您必須比較具有相同額定電壓、制造商推薦的柵極驅動電壓、相同結溫和漏極電流以及相同封裝的器件。

Si-MOSFET、SiC-MOSFET 和 SiC FETS 爭奪位置

在更高的電壓下，從幾百伏以上，Si MOSFET、SiC MOSFET和UnitedSiC FET正在爭奪位置，數據手冊通常給出RDS（ON）特定額定電壓、結溫和柵極驅動電壓下的值。例如，UnitedSiC最近發布的UJ4C075018K4S部件給出了V的導通電阻值一般事務人員= 12V，在25°C至175°C時，均在20A漏極電流下。由此，您可以輕松得出溫度系數R的數字DS（ON）在給定的溫度下，該部分在Tj = 70C時約為+75-125%。

650V SiC MOSFET的擁護者可能會指出，對于其他類似器件，他們在Tj = 20C時看到的數字通常為+25-125%。這是三倍好嗎？首先，需要溫度系數的正值來迫使芯片中的電池共享電流而沒有熱點和熱失控。同樣，設計人員依靠正值來并聯具有自然均流的器件。

碳化硅 MOSFET 電阻主要由其反轉通道主導

R 的較低值DS（ON）SiC MOSFET的溫度系數實際上表明正在發生的更深層次的影響;MOSFET和JFET是“單載流子”器件，其電子流過不同的區域 - 襯底，漂移層，JFET區域和通道等。在 650V SiC MOSFET 中，逆溫通道主導總電阻，而總電阻實際上隨溫度降低。通道電阻與（自由載流子數x電子逆溫層遷移率）成反比，隨著溫度的升高，閾值電壓降低，通道中自由載流子的數量增加，因此電阻減小。該效應被器件其余區域的正溫度系數（即JFET、漂移層和基板電阻）抵消，以產生輕微的凈正Tc值。在碳化硅JFET中，沒有反轉通道來抵消JFET、漂移層和基板的正溫度系數。同時，低壓 Si MOSFET 僅占總導通電阻的一小部分，這解釋了比 SiC MOSFET 更高的 Tc 值，但最明顯的一點是，與非理想 SiC 反轉層相關的損耗在 SiC FET 中也不存在（圖 1）。

圖 1：典型的 SiC MOSFET 溝槽結構和 UnitedSiC FET 顯示不存在有損耗 SiC MOS 反轉通道，導致導通電阻溫度系數更高，但損耗更低

碳化硅場效應晶體管具有較低的總導通損耗

當您查看絕對值時，關鍵就來了。如圖 2 所示，比較 RDS（ON）對于 650/750V 器件，UnitedSiC FET 的起始溫度為 25°C，其比導通電阻約為 SiC MOSFET 的三分之一，在 2°C 時仍要好近 150 倍，在相同的有源芯片面積下，導通損耗約為其一半。

圖 2：UnitedSiC FET 具有較高的導通電阻 Tc，但絕對值較低

凈效應是，UnitedSiC FET的總傳導損耗較低，健康的正溫度系數為RDS（ON）以確保電池和并聯設備之間的有效均流。確保比較有效并了解影響背后的機制顯然是值得的——它可以揭示實際重要的事情：降低整體損失。