碳化硅的5大優勢

碳化硅（SiC），又名碳化硅，是一種硅和碳化合物。其材料特性使SiC器件具有高阻斷電壓能力和低比導通電阻。這些特性允許超快的開關速度和在高溫下工作的能力，使SiC成為電力電子領域傳統硅基（Si）器件的可行繼任者。該技術可以應用于突出的應用，如汽車電動汽車/混合動力汽車和充電、太陽能和儲能系統、數據和通信電源和UPS、工業驅動、暖通空調和焊接。

肖特基二極管（SBD）和MOSFET是通常指定的SiC器件。與硅器件相比，碳化硅器件具有五大關鍵優勢：

電源轉換器的開關頻率會影響開關損耗、變壓器損耗、轉換器整體尺寸/重量和轉換器級電磁干擾（EMI）等因素。與硅開關相比，SiC MOSFET具有低開關損耗能量和超低柵極電荷，從而實現更高的開關頻率，從而實現更緊湊的變壓器設計，同時降低功率損耗。

這導通電阻（RDS（開）)是MOSFET的源極和漏極之間的電阻。導通電阻越低，功率損耗越低。低RDS（開）也意味著更低的發熱量。1700 V SiC MOSFET的比導通電阻遠低于2000 V及以上Si MOSFET?？梢允褂酶〉姆庋b，具有相同的導通電阻額定值，從而提高了1700 V SiC MOSFET的性價比。SiC SBD在結溫（TJ）高于150°C。

SiC MOSFET的開關損耗低于Si MOSFET，可以提高轉換器效率。散熱器可以減小尺寸，甚至可以完全拆除。較低的開關損耗還為提高輔助電源的開關頻率提供了選擇，以最大限度地減小變壓器的尺寸和重量。超低開關損耗和快速開關速度可顯著提高能效。

碳化硅器件具有寬禁帶;帶隙是指價帶頂部和導帶底部之間的能量差。較長的距離使設備能夠在更高的電壓、溫度和頻率下運行。分立式SiC肖特基二極管和SiC MOSFET器件具有寬禁帶（4H-SiC具有3.3eV），可實現低導通和開關損耗。在比較具有相同結構和尺寸的SiC和Si半導體芯片時，SiC芯片表現出比Si芯片更低的比導通電阻和更高的擊穿電壓。

SiC的導熱性比普通Si提高了三倍。碳化硅還可以承受比普通硅高10倍的電壓，提高導熱性可以降低系統復雜性和成本。SiC MOSFET器件兼具高工作電壓和快速開關速度，這是傳統功率晶體管通常不具備的組合。

如圖1所示，SiC器件具有較低的開關損耗和傳導損耗，從而減小了組件尺寸并提高了功率密度。它們在高結溫下工作，具有低柵極電阻、低柵極電荷、低輸出電容和超低導通電阻。

具有多種額定電流（6A、8A、10A、16A或20A）。它們為電力電子系統設計人員提供了多種性能優勢，包括可忽略不計的反向恢復電流、高浪涌能力和175°C的最高工作結溫;這些規格使其適用于提高效率、可靠性和熱管理應用。

與類似額定值的IGBT相比，SiC MOSFET器件結構可實現更低的每周期開關損耗和更高的輕載效率。SiC固有的材料特性使SiC MOSFET在阻斷電壓、比電阻和結電容方面優于類似額定值的Si MOSFET。

支持最大漏源電壓（VDS）的1700V，導通電阻（RDS（開））為750 mΩ，最大工作結溫為175oC。其引腳排列簡化了PCB布線，開爾文源極連接減少了柵極驅動電路中的雜散電感，從而提高了效率、EMI行為和開關性能。

審核編輯：劉清