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主流SiC MOSFET和GaN HEMT产品

时间:2019-07-05 作者:赵娟 阅读:
在一次技术论坛上,清华大学电机工程与应用电子技术系教授许烈博士对比了几款主流SiC MOSFET与Si MOSFET的性能……

据Yole预测,到2023年,SiC功率半导体市场预计将达到15亿美元。

基于SiC的功率半导体用于600V~10kV应用,大多数SiC应用集中在600V到1700V。

商用的SiC半导体器件有SiC肖特基二极管、SiC JFET及SiC MOSFET。自2011年,Cree公司推出第一代SiC MOSFET,数家半导体公司已经量产SiC MOSFET。市场上主流的SiC产品见表1。

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表1:主流SiC MOSFET产品。

 

在一次技术论坛上,清华大学电机工程与应用电子技术系教授许烈博士对比了几款主流SiC MOSFET与Si MOSFET的性能,如表2所示。

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表2:SiC MOSFET与Si MOSFET的性能对比。(来源:许烈)

从表2中可以看到,SiC MOSFET相比Si MOSFET的明显优势包括:更小的导通电阻、更快的开关过程、更小的寄生电容、更高的工作温度、更好的二极管反向恢复特性。缺点包括更高的反向二极管导通压降、驱动电路更复杂、系统对于杂散参数更加敏感。

另外,SiC MOSFET相比Si IGBT的明显优势包括:无拖尾电流现象、更快的开关过程、更小的寄生电容、更高的工作温度、关断时间对负载电流和温度不敏感。缺点是驱动电路复杂、系统对于杂散参数更加敏感。

“SiC器件的反向恢复电流很小,而且负载电流变化时其变化不大。而Si二极管的反向恢复需要电子和空穴的复合,使其反向恢复时间长,反向恢复电流大,同时也受负载电流影响。”许烈博士指出。

GaN用于15~600V的应用,主流产品如表3所示。

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表3:主流GaN产品。(来源:许烈)

他指出,宽禁带半导体器件在设计中的关键问题包括:门极电压允许范围相比Si基器件更窄;开关速度更快,带来EMI问题;更高的杂散参数、保护响应速度、驱动电路设计要求。

另外,现有SiC封装仍使用Si器件封装技术,限制了SiC器件的使用温度,这也是未来需要改进的一个方向。同时,许烈表示,高温也是个系统问题,需要从高温功率器件、控制芯片、电感、电容、线缆等多角度解决。

本文为《电子技术设计》2019年7月刊杂志文章。

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
赵娟
ASPENCORE中国区总分析师
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