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對(duì)SiC-MOSFET和IGBT的區(qū)別

2018-09-27
關(guān)鍵詞: SiC MOSFET IGBT

  眾所周知,,SiC材料的特性和優(yōu)勢(shì)已被大規(guī)模地證實(shí),它被認(rèn)為是用于高電壓,、高頻率的功率器件的理想半導(dǎo)體材料,。SiC器件的可靠性是開發(fā)工程師所關(guān)心的重點(diǎn)之一,因?yàn)樵诔霈F(xiàn)基于Si材料的IGBTMOSFET器件的同時(shí),,沒有出現(xiàn)基于SiC的類似器件,。

  SiC-MOSFET與IGBT有許多不同,但它們到底有什么區(qū)別呢,?本文將針對(duì)與IGBT的區(qū)別進(jìn)行介紹,。

  與IGBT的區(qū)別:Vd-Id特性

  Vd-Id特性是晶體管最基本的特性之一。下面是25℃和150℃時(shí)的Vd-Id特性,。

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  對(duì)SiC-MOSFET與IGBT的區(qū)別進(jìn)行介紹

  請(qǐng)看25℃時(shí)的特性圖表,。SiC及Si MOSFET的Id相對(duì)Vd(Vds)呈線性增加,但由于IGBT有上升電壓,,因此在低電流范圍MOSFET元器件的Vds更低(對(duì)于IGBT來說是集電極電流,、集電極-發(fā)射極間電壓)。不言而喻,,Vd-Id特性也是導(dǎo)通電阻特性,。根據(jù)歐姆定律,相對(duì)Id,,Vd越低導(dǎo)通電阻越小,,特性曲線的斜率越陡,導(dǎo)通電阻越低,。

  IGBT的低Vd(或低Id)范圍(在本例中是Vd到1V左右的范圍),,在IGBT中是可忽略不計(jì)的范圍。這在高電壓大電流應(yīng)用中不會(huì)構(gòu)成問題,,但當(dāng)用電設(shè)備的電力需求從低功率到高功率范圍較寬時(shí),,低功率范圍的效率并不高。

  相比之下,,SiC MOSFET可在更寬的范圍內(nèi)保持低導(dǎo)通電阻。

  此外,,可以看到,,與150℃時(shí)的Si MOSFET特性相比,SiC、Si-MOSFET的特性曲線斜率均放緩,,因而導(dǎo)通電阻增加,。但是,SiC-MOSFET在25℃時(shí)的變動(dòng)很小,,在25℃環(huán)境下特性相近的產(chǎn)品,,差距變大,溫度增高時(shí)SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻變化較小,。

  與IGBT的區(qū)別:關(guān)斷損耗特性

  前面多次提到過,,SiC功率元器件的開關(guān)特性優(yōu)異,可處理大功率并高速開關(guān),。在此具體就與IGBT開關(guān)損耗特性的區(qū)別進(jìn)行說明,。

  眾所周知,當(dāng)IGBT的開關(guān)OFF時(shí),,會(huì)流過元器件結(jié)構(gòu)引起的尾(tail)電流,,因此開關(guān)損耗增加是IGBT的基本特性。

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  比較開關(guān)OFF時(shí)的波形可以看到,,SiC-MOSFET原理上不流過尾電流,,因此相應(yīng)的開關(guān)損耗非常小。在本例中,,SiC-MOSFET+SBD(肖特基勢(shì)壘二極管)的組合與IGBT+FRD(快速恢復(fù)二極管)的關(guān)斷損耗Eoff相比,,降低了88%。

  還有重要的一點(diǎn)是IGBT的尾電流隨溫度升高而增加,。順便提一下,,SiC-MOSFET的高速驅(qū)動(dòng)需要適當(dāng)調(diào)整外置的柵極電阻Rg。

  與IGBT的區(qū)別:導(dǎo)通損耗特性

  接下來看開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的損耗,。

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  IGBT在開關(guān)導(dǎo)通時(shí),,流過Ic(藍(lán)色曲線)用紅色虛線圈起來部分的電流。這多半是二極管的恢復(fù)電流帶來的,,是開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的一大損耗,。請(qǐng)記住:在并聯(lián)使用SiC-SBC時(shí),,加上恢復(fù)特性的快速性,,MOSFET開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的損耗減少;FRD成對(duì)時(shí)的開關(guān)導(dǎo)通損耗與IGBT的尾電流一樣隨溫度升高而增加,。

  總之,,關(guān)于開關(guān)損耗特性可以明確的是:SiC-MOSFET優(yōu)于IGBT;SiC MOSFET也已經(jīng)具有廣泛工業(yè)應(yīng)用所要求的質(zhì)量水平,。另外,,這里提供的數(shù)據(jù)是在羅姆試驗(yàn)環(huán)境下的結(jié)果,。驅(qū)動(dòng)電路等條件不同,結(jié)果也可能不同,,要記住具體問題具體分析哦,!


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