本文汇总了SiC的物理特性、SiC-SBD(肖特基势垒二极管)、SiC-MOSFET、全SiC功率模块的关键要点作为最后的总结篇。
<何谓SiC(碳化硅)?>
关键要点
・SiC的物理特性适用于功率元器件。
・与Si半导体相比,具有更优异的降低损耗和能在高温度环境下工作的特性。
关键要点
・开发SiC是能源问题的一大解决方案。
・SiC具有降低损耗、实现小型化的巨大优势。
<SiC肖特基势垒二极管>
关键要点
・SiC-SBD的特征是拥有优异的高速性且实现了高耐压。
・与高耐压Si-PN二极管相比,反向恢复时间等高速性优异,可实现更低损耗和小型化。
关键要点
・SiC-SBD与Si-PND(FRD)相比,trr高速且反向恢复电流也显著减少,因此损耗也小。
・SiC-SBD的反向恢复特性(trr和反向恢复电流)基本上没有温度依赖性。
关键要点
・SiC-SBD的VF随着温度升高而上升,但Si-PND(FRD)的VF是下降的。
・高温下SiC-SBD的VF上升会使IFSM下降,但不会像VF下降的Si-PND(FRD)那样热失控。
・第2代SiC-SBD可以说是目前情况下降低VF、最有助于降低损耗的功率二极管。
关键要点
・ROHMSiC-SBD已经发展到第3代。
・第3代产品的抗浪涌电流特性与漏电流特性得到改善,并进一步降低了第2代达成的低VF。
关键要点
・trr速度快,因此可大幅减少恢复损耗,从而可实现高效率。
・同样的原因,反向电流小,因此噪声小,可减少抗噪声/浪涌的对策部件,从而实现小型化。
・高频工作有助于实现电感等外围部件的小型化。
关键要点
・ROHM针对SiC-SBD的可靠性,面向标准的半导体元器件,根据标准进行试验与评估。
<所谓SiC-MOSFET>
关键要点
・SiC-MOSFET相对于Si-MOSFET和IGBT,更有助于降低应用的损耗和实现应用的小型化。
关键要点
・功率晶体管的特征因材料和结构而异。
・在特性方面各有优缺点,但SiC-MOSFET在整体上具有优异的特性。
关键要点
・为使SiC-MOSFET获得低导通电阻,Vgs需要在18V前后,要比Si-MOSFET高。
・SiC-MOSFET的内部栅极电阻比Si-MOSFET大,因此外置Rg较小,但需要权衡浪涌保护。
关键要点
・SiC-MOSFET在Vd-Id特性方面,导通电阻特性的变化呈直线型,因此在低电流范围优于IGBT。
・SiC-MOSFET的开关损耗大大低于IGBT。
关键要点
・SiC-MOSFET体二极管的正向特性Vf比Si-MOSFET大。
・SiC-MOSFET体二极管的trr更高速,与Si-MOSFET相比可大幅降低恢复损耗。
▶所谓SiC-MOSFET-沟槽结构SiC-MOSFET与实际产品
关键要点
・ROHM已实现采用独有双沟槽结构的SiC-MOSFET的量产。
・沟槽结构的SiC-MOSFET与DMOS结构的产品相比,导通电阻降低约50%,输入电容降低约35%。
关键要点
・通过SiC-MOSFET的应用实例,思考SiC-MOSFET的有效性。
关键要点
・ROHM的SiC-MOSFET与已经普及的Si-MOSFET具有同等可靠性。
<全SiC功率模块>
关键要点
・全SiC功率模块由ROHM自主生产的SiC-MOSFET和SiC-SBD组成。
・与以往的Si-IGBT功率模块相比,“全SiC”功率模块可高速开关并可大幅降低损耗。
・全SiC功率模块正在不断进化,最新产品搭载了最新的第三代SiC-MOSFET。
关键要点
・与IGBT模块相比,全SiC功率模块的开关损耗大大降低。
・尤其是开关频率越高,其损耗差越大。
・SiC功率模块可以大幅降低损耗并同时实现高速开关。
关键要点
・“栅极误导通”是全SiC功率模块的栅极驱动需要探讨的事项之一。
・栅极误导通是由高边开关导通时的dV/dt速度快、及低边栅极寄生电容和栅极阻抗引起的。
关键要点
・“栅极误导通”的抑制方法有三种:①使关断时的Vgs为负电压,②增加外置CGS,③增加米勒钳位MOSFET。
・通过优化全SiC功率模块的栅极驱动,可实现更低损耗的清洁运行。
关键要点
・要发挥高速开关性能优势,需要极力抑制电气布线的寄生电感。
・靠近电源引脚连接电容器,可降低布线电感。
关键要点
・使用专用栅极驱动器和缓冲模块,可显著抑制浪涌和振铃。
・在损耗方面,Eon增加,Eoff減少。按总损耗(Eon + Eoff)来比较,当前损耗减少。
关键要点
・ROHM提供包括全SiC模块损耗模拟器在内的支持工具。
・支持工具有助于全SiC模块的选型和初期探讨。