關(guān)于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中的SiC器件的性能，你了解嗎？

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，我們的碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管也在迅速發(fā)展，那么您知道碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管的詳細(xì)分析嗎？接下來，讓小編帶領(lǐng)您學(xué)習(xí)更多有關(guān)的知識(shí)。
在過去的幾十年中，半導(dǎo)體行業(yè)采取了許多措施來改善硅基MOSFET（寄生參數(shù)），以滿足開關(guān)轉(zhuǎn)換器（開關(guān)電源）設(shè)計(jì)者的需求。行業(yè)效率標(biāo)準(zhǔn)的雙重作用和市場(chǎng)對(duì)效率技術(shù)的需求導(dǎo)致對(duì)可用于構(gòu)建更高效，更緊湊的電源解決方案的半導(dǎo)體產(chǎn)品的巨大需求。這需要寬帶隙（WBG）技術(shù)設(shè)備，例如碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SiC MOSFET）。
第一代半導(dǎo)體材料主要是指廣泛使用的硅（Si）和鍺元素（Ge）半導(dǎo)體材料，包括集成電路，電子信息網(wǎng)絡(luò)工程，計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電話，電視，航空航天，各種軍事工程和快速發(fā)展的半導(dǎo)體。新能源和硅光伏產(chǎn)業(yè)得到了極為廣泛的應(yīng)用。第二代半導(dǎo)體材料主要是指砷化鎵（GaAs）和銻化銦（InSb）等化合物半導(dǎo)體材料，主要用于生產(chǎn)高速，高速，高頻，高功率和發(fā)光電子設(shè)備（LED）。高性能微波，毫米波設(shè)備和發(fā)光設(shè)備的優(yōu)良材料。硅基器件在600V以上的高壓和大功率應(yīng)用中已達(dá)到其性能極限；為了提高高壓/大功率器件的性能，誕生了第三代半導(dǎo)體材料SiC（寬帶隙）。
它們可以提供設(shè)計(jì)人員所需的較低寄生參數(shù)，以滿足開關(guān)電源（SMPS）的設(shè)計(jì)要求。推出650V碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件后，它可以補(bǔ)充以前僅1200V碳化硅場(chǎng)效應(yīng)器件的設(shè)計(jì)要求。碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SiC MOSFET）之前從未考慮過硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Si MOSFET）。應(yīng)用變得更具吸引力。

SIC材料具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。 SiC和GaN是第三代半導(dǎo)體材料。與第一代和第二代半導(dǎo)體材料相比，它們具有更寬的帶隙，更高的擊穿電場(chǎng)和更高的導(dǎo)熱率。它們也被稱為廣泛禁止。對(duì)于半導(dǎo)體材料，它特別適用于5G射頻設(shè)備和高壓功率設(shè)備。
碳化硅MOSFET越來越多地用于千瓦級(jí)功率級(jí)應(yīng)用，涵蓋電源，服務(wù)器電源以及電動(dòng)汽車電池充電器快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。碳化硅MOSFET之所以如此具有吸引力，是因?yàn)樗鼈兙哂斜裙杵骷玫目煽啃?。?nèi)部二極管的使用，例如圖騰電源的連續(xù)傳導(dǎo)模式（CCM）功率因數(shù)校正（PFC），是在因數(shù)校正器的硬開關(guān)拓?fù)渲性O(shè)計(jì)的，可以充分利用碳化硅MOSFET。
SIC功率器件（例如SICMOS）的導(dǎo)通電阻低于基于Si的IGBT。這反映在產(chǎn)品上，這意味著減小了尺寸，從而減小了尺寸，并且開關(guān)速度很快，并且功耗與傳統(tǒng)電源相比。設(shè)備應(yīng)大大減少。
碳化硅CoolSiC器件的體二極管的正向電壓（VF）是硅CoolMOS器件的正向電壓的四倍。如果未相應(yīng)調(diào)整電路，則諧振LLC轉(zhuǎn)換器的效率在輕負(fù)載下可能會(huì)下降多達(dá)0.5％。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注意，如果要在CCM Totem PFC設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)最高峰值效率，則必須通過打開碳化硅MOSFET通道而不是僅使用體二極管來增加電壓。
需要注意的一個(gè)問題是確保不允許柵極-源極關(guān)斷電壓（VGS）變得太負(fù)。理想情況下，不應(yīng)施加負(fù)關(guān)斷電壓，但在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)在原型生產(chǎn)過程中進(jìn)行檢查，以減少電路電壓振蕩，并且不讓振蕩電壓影響柵極-源極關(guān)斷電壓 。變?yōu)樨?fù)值。當(dāng)VGS低于-2V并且持續(xù)時(shí)間超過15ns時(shí)，柵極閾值電壓（VGS（th））可能會(huì)漂移，從而導(dǎo)致RDS（on）的增加和整個(gè)應(yīng)用生命周期中系統(tǒng)效率的降低。
SiC是一種寬帶隙材料，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)比Si基半導(dǎo)體材料更適合大功率應(yīng)用場(chǎng)合；高功率利用效率：SiC是一種寬帶隙材料，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)優(yōu)于Si基半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料更適合大功率應(yīng)用場(chǎng)景；無效熱量低：開關(guān)頻率高且速度快，從而減少了無效熱量并簡(jiǎn)化了電路和冷卻系統(tǒng)。以上是對(duì)碳化硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管相關(guān)知識(shí)的詳細(xì)分析。我們需要繼續(xù)積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以設(shè)計(jì)更好的產(chǎn)品和更好地發(fā)展我們的社會(huì)。