世代更替
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UnitedSiC第3代器件在市場上表現(xiàn)出色,有許多文章論述了它與硅器件和GaN器件相比所具有的優(yōu)勢,但是SiC現(xiàn)在的性能距離它的理論性能極限仍有一段距離,因此擁有更好性能的UnitedSiC第4代SiC FET共源共柵器件不可避免地誕生了。然而,對于更快開關(guān)速度與更低損耗的需求要求我們謹(jǐn)慎處理,以避免過沖和振鈴,從而使減輕電磁干擾成為一個重要考慮因素。接下來,我們概述它帶來的改進(jìn),并討論一些應(yīng)用挑戰(zhàn)。
第四代器件改進(jìn)的雷達(dá)圖
與第3代器件相比,第4代SiC FET有若干方面的改進(jìn),從“雷達(dá)”圖中能清楚看到。
我們比較6毫歐左右的兩代器件的數(shù)據(jù)。首先注意到的是,額定電壓升高至750V。這能讓整流線路應(yīng)用擁有額外的有用安全裕度,在此類應(yīng)用中,運(yùn)行電壓峰值可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過400V,浪涌和尖峰還會進(jìn)一步推高電壓。第4代器件將反向恢復(fù)電荷Qrr降低了幾乎一半,為硬開關(guān)應(yīng)用帶來了顯著的損耗降低,總開關(guān)能耗也有類似降低。較小的晶粒還會帶來動態(tài)能量節(jié)約,使得性能表征RDS(on) x A更好,而且由于晶粒體積比第3代器件小了35%,還能提升晶圓產(chǎn)量,因而更加經(jīng)濟(jì)。為了在減小晶粒體積的同時將結(jié)殼熱阻保持在合理水平,我們使用銀燒結(jié)晶粒連接方式和先進(jìn)的晶圓減薄技術(shù)。第4代的短路耐受時間是第3代的兩倍以上,而導(dǎo)通電阻極低的750V/6mOhm FET的體二極管浪涌電流額定值保持不變。有趣的是,導(dǎo)通電阻隨溫度上升而增加的速度比第3代器件快,不過起始值較低,而這種效應(yīng)實(shí)際上正是提高短路耐受時間額定值的助力。還有一個相關(guān)因素是,第4代器件打開和關(guān)閉時的開關(guān)能量的溫度系數(shù)為正,而第3代器件則為負(fù),而在額定運(yùn)行條件和溫度下,第4代器件的Eon值比第3代低,二者的Eoff值相近。
生成電磁干擾解決方案
SiC FET的速度極快,這是降低動態(tài)損耗所必需的,但是因?yàn)榕c電路寄生電感交互,所以高di/dt和dV/dt會造成電磁干擾高的風(fēng)險。這會造成振鈴和過沖,從而降低電壓裕度并造成電磁兼容性合規(guī)問題,因此通常需要控制邊緣速率。傳統(tǒng)解決方案引入串聯(lián)電阻來驅(qū)動?xùn)艠O,但是在高頻軟開關(guān)電路中,這會降低效率,增加延遲時間并降低本已極小的打開時間和控制范圍。從漏極到源極跨接小RC緩沖電路是一個更好的解決方案,可限制過沖和抑制振鈴,而不會帶來額外的損耗。請?jiān)诰W(wǎng)站上查找用戶指南,了解RC值非常小的時候各種器件在不同條件下的推薦值并將其作為起點(diǎn)。對于軟開關(guān)應(yīng)用,一個電容器就已經(jīng)足夠。并聯(lián)SiC FET可能會引起柵極電路中的振蕩,而緩沖電路可以通過降低邊緣速率來防止這一情況,但是還是建議為每個器件和打開、關(guān)閉驅(qū)動狀態(tài)使用單獨(dú)的柵極電阻。在柵極連接中使用串聯(lián)磁珠也是一個安全的解決方案,同時還要采用良好的直流鏈解耦實(shí)踐來實(shí)現(xiàn)高頻,以及優(yōu)化了電壓和局部解耦的穩(wěn)健柵極驅(qū)動器。
第4代SiC FET擁有支撐體系
人們說,每一代都會比上一代成熟,就像“A世代”不超過12歲,卻已經(jīng)比“嬰兒潮”一代的大部分人更精通IT。第4代SiC FET隨附龐大的支持?jǐn)?shù)據(jù)和應(yīng)用注釋,而UnitedSiC的在線FET-Jet計(jì)算器?能指導(dǎo)您選擇器件,并表明實(shí)現(xiàn)性能改進(jìn)所需的真實(shí)值。