SiC MOSFET的性能优势以及技术难点

news2024/12/23 19:00:45

碳化硅功率器件近年来越来越广泛应用于工业领域,不断地推陈出新,作为一种新型功率器件,与传统的硅基功率器件相比,在某些特定条件下具有独特的优势,但也存在一定的不足,似乎对于碳化硅元器件的普及还有一些技术难题。

图片

1、SiC MOS对比硅器件的优势和特点

SiC MOS对比IGBTIGBT作为双极型器件,漂移层内注入空穴作为少数载流子,大幅降低了器件的导通电阻,但是同时由于少数载流子的积聚,在关断时会产生尾电流,从而造成极大的开关损耗。

  SiC MOS由于材料特性其击穿场强远高于硅,故不需要很厚的漂移区厚度就可以实现高耐压和低阻抗,而且SiC MOS是单极型器件,原理上不产生尾电流,所以用SiC MOSFET替代IGBT时,在IGBT不能工作的高频条件下驱动,明显地减少开关损耗,并且实现散热部件的小型化。

图片

低导通电阻(Rdson)在高压器件中漂移区的导通电阻在器件总导通电阻所占比重很大,SiC MOS不需要很厚的漂移区厚度就可以实现高耐压,可以显著降低漂移区的导通电阻。另一方面器件的导通电阻和芯片面积成正比,相比SJ‐MOSFET,SiC MOS实现同样的导通电阻其芯片面积甚至可以减小10倍以上。

门极驱动电压SiC MOS由于沟道迁移率较低,通常使用15V以上的电压驱动工作,沟道内流通数安培电流也需要8V以上的门驱动电压,具有和IGBT相当的防误触发能力。

开启特性(Turn-On)SiC MOS 的Turn-on 速度与Si IGBT和Si MOSFET 相当,大约几十ns。但是在感性负载开关的情况下,由通往上臂二极管的回流产生的恢复电流也流过下臂,Si FRD 和Si MOS性能存在偏差,从而产生很大的损耗,而且在高温下该损耗有进一步增大的趋势。与此相反,SiC二极管不受温度影响,SiC MOS的体二极管Vf 与碳化硅二极管相同,具有相当的快速恢复性能,可以减少Turn-on 损耗(Eon)好几成。

关断特性(Turn-Off)SiC MOS原理上不会产生如IGBT中经常见到的尾电流,即使在1200V 以上的耐压值时也可以采用快速的MOSFET 结构,所以,与IGBT 相比,Turn-off损耗(Eoff)可以减少约90%,有利于电路的节能和散热设备的简化、小型化。另外,由于较大的开关损耗引起的发热会致使结温(Tj)超过额定值,所以IGBT 通常不能在20KHz 以上的高频区域内使用,但SiC MOS由于Eoff 很小,所以可以进行50KHz 以上的高频开关动作。通过高频化,可以使滤波器等被动器件小型化。

图片

体二极管的 Vf 和逆向导通与Si MOS一样,SiC MOS体内也存在因PN结而形成的体二极管(寄生二极管)。但是由于SiC的带隙是Si的3倍,所以SiC MOS的PN二极管的开启电压大概是3V左右,比较大,而且正向压降(Vf)也比较高。当Si MOS外置回流用的快速二极管时,由于体二极管和外置二极管的Vf大小相等,为了防止朝向恢复慢的体二极管侧回流,必须在MOSFET上串联低电压阻断二极管,这样的话,既增加了器件数量,也使导通损耗进一步恶化。然而,SiC MOS的体二极管的Vf 比回流用的快速二极管的Vf还要高出很多,所以当逆向并联外置二极管时,不需要串联低压阻断二极管。

体二极管的恢复特性SiC MOS的体二极管由于少数载流子寿命较短,所以基本上没有出现少数载流子的积聚效果,与SBD 一样具有超快速恢复性能(几十ns)。因此其恢复损耗可以减少到IGBT外置的FRD的几分之一到几十分之一。体二极管的恢复时间与SBD相同,是恒定的,不受正向输入电流If的影响(dI/dt 恒定的情况下)。在逆变器应用中,即使只由MOSFET 构成桥式电路,也能够实现非常小的恢复损耗,同时还预期可以减少因恢复电流而产生的噪音,达到降噪。

2、SiC MOS的技术难点

栅极氧化层可靠性问题SiC MOS器件的栅氧化层界面存在与缺陷有关的杂质,与Si MOS相比,现阶段SiC MOS栅极氧化物中的非本征缺陷密度要高得多。这些外在的缺陷使栅极氧化层发生细微的变形,致使局部氧化层变薄。有些变形可能源自于EPI或衬底缺陷、金属杂质、颗粒,或在器件制造过程中掺入到栅极氧化层中的其他外来杂质,从而使得SiC MOS出现更高的早期失效概率。

图片

SiC MOS 衬底defect问题SiC衬底通常会存在大量的微管(MPD)、螺型位错(TSD)、刃型位错(TED)、基面位错(BPD)和堆垛层错(SF)等缺陷。在同样衬底缺陷密度时,SiC MOS的芯片尺寸越大,其芯片良率和可靠性就越低。当缺陷密度为1.69个/cm2时,4mm×4mm芯片的良率可以达到87%,而10mm×10mm芯片的良率就会掉到49%左右,亟需要进一步降低衬底位错,尤其是对器件性能影响较大的TSD和BPD。

配套材料的耐温问题化硅芯片可在600℃温度下工作,但与其配套的材料就不见得能耐此高温。例如,电极材料、焊料、外壳、绝缘材料等都限制了工作温度的提高。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1858046.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

JAVA并发编程【Semaphore】源码解析

文章目录 一、Semaphore基础概念二、接口限流场景模拟三、Semaphore源码解析3.1、Semaphore结构解析3.1.1、Sync源码3.1.2、NonfairSync源码3.1.3、FairSync源码 3.2、Semaphore重点方法源码解析 本章节将对Semaphore类中所有方法进行源码解析并提供部分代码案例。可以让读者全…

服务器win10server,python安装paddleocr的踩坑日记

最近由于需要图像文字识别的简单业务,研究了一下,一是用大厂的文字识别api,如百度腾讯等,但这种免费版只有有限的调用次数,如百度只有每月只有1000次调用额度,个人也够用,但由于业务量大&#x…

通天星CMSV6车载定位监控平台 point_manage/merge SQL注入致RCE漏洞复现

0x01 产品简介 通天星CMSV6车载定位监控平台拥有以位置服务、无线3G/4G视频传输、云存储服务为核心的研发团队,专注于为定位、无线视频终端产品提供平台服务,通天星CMSV6产品覆盖车载录像机、单兵录像机、网络监控摄像机、行驶记录仪等产品的视频综合平台。 0x02 漏洞概述 …

泛微E9开发 根据判断条件,控制字段的编辑/必填属性

根据判断条件,控制字段的编辑/必填属性 1、需求说明2、实现方法3、扩展知识点1. 注册钩子事件,指定动作完成后触发1.1 接口名称及参数说明1.2 案例 2. 改变单个字段显示属性(只读/必填等)2.1 参数说明2.2 案例 1、需求说明 当字段“填报人”和字段“姓名…

测试基础15:测试用例设计方法-场景设计(流程分析)

课程大纲 1、定义 系统多个功能串联形成业务流程,不仅需要验证正确的主流程,而且需要验证各个功能点各种异常情况。 2、应用场景 与因果图&判定表方法的相似之处:界面需手动填写的输入框少,基本只需选择有限的几个&#xff08…

小型数据中心是什么?如何建设?

在数字化时代,小型数据中心正成为许多企业和组织加强数据管理和服务扩展的理想选择。与传统大型数据中心相比,小型数据中心以其灵活性、高效性和相对较低的运营成本吸引着越来越多的关注。然而,要成功建设一个小型数据中心,并确保…

TC3xx启动的功能安全机制浅析(1)

目录 1.SM基本概念 2.芯片启动阶段safety相关解读 3.小结 之前描述TC3xx Boot Firmware逻辑时提到了功能安全的内容,但没有完全展开;启动阶段与功能安全相关的内容如下图所示: 其中, 灰色背景指在BootRom Fireware里的运行逻辑…

720漫游工具又双叒叕上新了一批新功能

一、720漫游全景图片上传支持「自定义水印」 全景图片素材上传支持自定义水印设置,通过自定义水印,可以在全景图片上打上自定义的水印图片保护用户版权利益,同时强化自身品牌露出。具体操作如下: 打开「创建720漫游作品页」-选择…

一文搞懂Linux命令行下载OneDrive分享文件

一文搞懂Linux命令行下载OneDrive分享文件 什么问题? 因为OneDrive有些坑,无法从分享界面获取真实下载链接,比如下面这个链接: https://connecthkuhk-my.sharepoint.com/:f:/g/personal/jhyang13_connect_hku_hk/EsEgHtGOWbJIm…

信息系统分析与设计:重点内容|UML在线绘制|数据库技术

目录 UML在线绘图工具信息系统分析与设计第1章 系统思想第2章 信息、管理与信息系统第3章 信息系统建设概论🌟第4章 系统规划🌟第5章 系统分析概述第6章 流程建模🌟业务流程图DFD数据流图🌟数据字典 第7章 用例建模(用例图)&#…

【扫雷游戏】C语言详解

Hi~!这里是奋斗的小羊,很荣幸您能阅读我的文章,诚请评论指点,欢迎欢迎 ~~ 💥💥个人主页:奋斗的小羊 💥💥所属专栏:C语言 🚀本系列文章为个人学习…

这才是真正的在线VS Code,其他的只能算是在线文本编辑器

前言 在数字化时代,编程已成为各行各业不可或缺的技能。然而,传统的编程环境往往需要在本地安装复杂的开发工具和软件,这不仅占用了大量的存储空间,还可能导致系统资源的浪费。为此在网上冲浪找了许多在线代码编辑器,…

昂科烧录器支持HangShun航顺芯片的32位微控制器HK32F030C8T6

芯片烧录行业领导者-昂科技术近日发布最新的烧录软件更新及新增支持的芯片型号列表,其中HangShun航顺芯片的32位微控制器HK32F030C8T6已经被昂科的通用烧录平台AP8000所支持。 HK32F030C8T6使用ARM Cortex-M0内核,最高工作频率96 MHz,内置最…

国际网络专线的开通流程

1. 选择服务商:首先,您需要选择一个可靠的服务商来提供国际网络专线服务。确保服务商具有良好的声誉和专业知识,以便为您提供高质量的网络连接和支持。 2. 评估需求:在与服务商沟通之前,您需要明确自己的网络需求。这…

TikTok美妆护肤热销背后:达人的力量与品牌崛起

TikTok不仅是一个娱乐和社交的平台,更是一个强大的电商平台。在美妆护肤领域,TikTok更是展现出其强大的带货能力,成为美妆护肤类商品热销的新势力。本文Nox聚星将和大家探讨TikTok上美妆护肤类商品的特点、热销原因,以及美妆博主和…

虚拟机中VSCode+gcc环境配置

一、安装VSCode 1、在官网下载软件包: 地址:Documentation for Visual Studio Code 2、下载后在放置deb包的文件夹直接打开终端,然后输入sudo dpkg -i code_1.90.2-1718751586_amd64.deb 3、安装成功提示,并显示该图标

使用Fiddler如何创造大量数据!

1、找到评论提交接口 找到我们的评论 2、构造数据 怎么再次发送呢? 这里发送了4次 我们创造了4条数据,我们再去评论区瞅瞅 3、如何解决图片显示问题? 手机端-设置-Wlan-高级-网址不适用代理,将不需要图片的域名加入 4、不抓包的…

手机看cad图的软件有哪些?软件推荐

手机看cad图的软件有哪些?随着科技的不断发展,CAD图纸在手机上的查看和编辑需求日益增加。为了满足这一需求,市面上涌现出了众多手机CAD看图软件。本文将为大家推荐四款优秀的手机CAD看图软件,并分别介绍它们的功能特点、受众定位…

iOS之如何创建.framework静态库

番外:想要查看如何创建.a静态库可前往看我iOS之如何创建.a静态库-CSDN博客这篇文章。 一、创建framework项目 创建framework工程要选择iOS --> Cocoa Touch Framework输入项目名称PrintFramework也是编译生成的framework的名称。framework的名称也可以以后在项目…

iPhone卡在恢复模式无法退出时,有那些退出恢复模式方法?

iPhone用户有时会遇到需要将手机进入恢复模式的情况。恢复模式可以帮助解决一些软件问题,但如果iPhone卡在恢复模式,不知道如何退出就会非常麻烦。小编将介绍几种iPhone退出恢复模式的方法。 一、苹果手机的恢复模式是什么意思 iPhone的恢复模式是针对i…