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  6. SiC MOS管性能優勢與驅動電路差異
    • 發布時間:2020-05-05 16:18:52
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    SiC MOS管性能優勢與驅動電路差異
    碳化硅(SiC)是一種具有卓越性能的半導體材料,是瑞典科學家Jacob Berzelius在1824年發現的。普通的碳化硅材料可用于制作電熱元件硅碳棒,還可用來提高金屬件的耐磨性,也可作為脫氧劑。
    MOS管性能
    SiC MOS管也具有高擊穿場強和高工作溫度
    在半導體領域,SiC材料憑借良好的熱導率、較高的禁帶寬度得到了業界高度重視。熱導率比Si材料高意味著電流密度也較高,高禁帶寬度決定了SiC MOS管也具有高擊穿場強和高工作溫度。SiC MOS管優點可以概括如下。
    高阻斷電壓
    與應用廣泛的Si材料相比,SiC的擊穿場強是Si材料的10倍以上,SiC MOS管器件的阻斷電壓比Si MOS管器件高很多。
    開關速度快
    SiC的熱導系數幾乎是Si材料的2.5倍,飽和電子漂移率是Si的2倍,所以SiC器件能在更高的頻率下工作。
    導通損耗小
    由于半導體器件的導通損耗與擊穿場強成反比,對于同樣的功率等級考量,SiC MOS管器件的導通損耗比Si器件小很多。另外,SiC MOS管器件導通損耗對溫度的依存度很小,其導通損耗隨溫度的變化也要小很多,所以SiC MOS管與傳統Si器件之間的差別非常大。
    能承受更高的溫度
    在物理特性上,SiC晶體結構高度穩定,能帶寬度可達2.2-3.3eV,這個數字幾乎是Si材料的兩倍以上。一般而言,SiC所能承受的溫度更高,SiC MOS管所能達到的最大工作溫度可到600攝氏度以上。
    MOS管性能
    SiC MOS管器件損耗比傳統器件小10倍多
    通過上述介紹,在相同的功率等級下,使用SiC MOS管器件的電子系統設備BOM清單中的功率器件數量將大大減少,所采用的散熱器、濾波元件的體積也縮小了很多,而系統的效率也有大幅度提升。
    由于與Si MOS管有較大差別,設計SiC MOS管驅動電路也是一項挑戰。相比于Si器件,SiC MOS管的寄生電容更小(大小相差超過十倍),對驅動電路的寄生參數更敏感,設計中必須足夠重視。目前,已經量產的SiC MOS管的驅動電壓范圍為-5V~+25V,而傳統的Si器件的驅動電壓為-30V~+30V。
    因此,SiC MOS管器件的安全閾值很小,如果電路出現一個電壓尖峰很可能擊穿G-S之間的氧化層,使器件損壞。另外,SiC MOS管的價格同比貴了不少,這限制了它在一般用途中的應用。
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