SiC是在熱、化學(xué)、機(jī)械方面都非常穩(wěn)定的化合物半導(dǎo)體，對于功率元器件來說的重要參數(shù)都非常優(yōu)異。作為元件，具有優(yōu)于Si半導(dǎo)體的低阻值，可以高速工作，高溫工作，能夠大幅度削減從電力傳輸?shù)綄嶋H設(shè)備的各種功率轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗。
SiC半導(dǎo)體的功率元器件SiC-SBD(肖特基勢壘二極管)和SiC-MOSFET已于2010年*1量產(chǎn)出貨，SiC的MOSFET和SBD的“全SiC”功率模塊也于2012年*1實現(xiàn)量產(chǎn)。此時，第二代元器件也已量產(chǎn)，發(fā)展速度很快?！?*1：ROHM在日本國內(nèi)或世界實現(xiàn)首家量產(chǎn))
最初的章節(jié)將面向還沒有熟悉SiC的工程師、以SiC的物理特性和優(yōu)點為基礎(chǔ)進(jìn)行解說。后續(xù)，將針對SiC-SBD和SiC-MOSFET，穿插與Si元器件的比較對其特性和使用方法的不同等進(jìn)行解說，并介紹幾個采用事例。
全SiC模塊是作為電源段被優(yōu)化的模塊，具有很多優(yōu)點。將在其特征的基礎(chǔ)上，對其在實際應(yīng)用中的具體活用要點進(jìn)行解說。由于SiC功率元器件在節(jié)能和小型化方面非常有效，因此，希望在這里能加深對元器件的了解，以幫助大家更得心應(yīng)手地使用它。
SiC功率元器件具有優(yōu)于Si功率元器件的更高耐壓、更低導(dǎo)通電阻、可更高速工作,且可在更高溫條件下工作。接下來將針對SiC的開發(fā)背景和具體優(yōu)點進(jìn)行介紹。
SiC功率元器件的開發(fā)背景
之前談到，通過將SiC應(yīng)用到功率元器件上，實現(xiàn)以往Si功率元器件無法實現(xiàn)的低損耗功率轉(zhuǎn)換。不難發(fā)現(xiàn)這是SiC使用到功率元器件上的一大理由。其背景是為了促進(jìn)解決全球節(jié)能課題。
以低功率DC/DC轉(zhuǎn)換器為例，隨著移動技術(shù)的發(fā)展，超過90 %的轉(zhuǎn)換效率是很正常的，然而高電壓、大電流的AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率還存在改善空間。眾所周知，以EU為主的相關(guān)節(jié)能指令強(qiáng)烈要求電氣/電子設(shè)備實現(xiàn)包括消減待機(jī)功耗在內(nèi)的節(jié)能目標(biāo)。
在這種背景下，削減功率轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的能耗是當(dāng)務(wù)之急。不用說，必須將超過Si極限的物質(zhì)應(yīng)用于功率元器件。
例如，利用SiC功率元器件可以比IGBT的開關(guān)損耗降低85%。如該例所示，毫無疑問，SiC功率元器件將成為能源問題的一大解決方案。
SiC的優(yōu)點
如前文所述，利用SiC可以大幅度降低能量損耗。當(dāng)然，這是SiC很大的優(yōu)點，接下來希望再了解一下低阻值、高速工作、高溫工作等SiC的特征所帶來的優(yōu)勢。
通過與Si的比較來進(jìn)行介紹?！钡妥柚怠笨梢詥渭兘忉尀闇p少損耗，但阻值相同的話就可以縮小元件(芯片)的面積。應(yīng)對大功率時，有時會使用將多個晶體管和二極管一體化的功率模塊。例如，SiC功率模塊的尺寸可達(dá)到僅為Si的1/10左右。
關(guān)于“高速工作”，通過提高開關(guān)頻率，變壓器、線圈、電容器等周邊元件的體積可以更小。實際上有能做到原有1/10左右的例子。
“高溫工作”是指容許在更高溫度下的工作，可以簡化散熱器等冷卻機(jī)構(gòu)。
如上所述，可使用SiC來改進(jìn)效率或應(yīng)對更大功率。而以現(xiàn)狀的電力情況來說，通過使用SiC可實現(xiàn)顯著小型化也是SiC的一大優(yōu)點。不僅直接節(jié)能，與放置場所和運輸?shù)乳g接節(jié)能相關(guān)的小型化也是重要課題之一。
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