SiC和IGBT分别有什么特点?

半导体守护者 2024-03-14 16:47:09

SiC MOSFET是在电力电子系统应用中一直期待的1200V以上能够耐压的高速功率器件,相比于IGBT具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等特点,尤其适合对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件要求较高的应用。

功率密度是器件技术价值的另一个重要方面。SiC MOSFET芯片面积比IGBT小很多,譬如100A/1200V的SiC MOSFET芯片大小大约是IGBT与续流二级管之和的五分之一。因此,在高功率密度和高速电机驱动应用中,SiC MOSFET的价值能够得到很好的体现,其中包括650V SiC MOSFET。

在耐高压方面,1200V以上高压的SiC高速器件,可以通过提高系统的开关频率来提高系统性能,提高系统功率密度。这里举两个例子:

电动汽车直流充电桩的功率单元,如果采用Si MOSFET,则需要两级LLC串联,电路复杂,而如果采用SiC MOSFET,单级LLC就可以实现,从而大大提高充电桩的功率单元单机功率。

三相系统中的反激式电源,1700V SiC MOSFET也是完美的解决方案,可以比1500V硅MOSFET损耗降低50%,提高效率2.5%。

在可靠性和质量保证方面,SiC器件有平面栅和沟槽栅两种类型,英飞凌的沟槽栅SiC MOSFET能很好地规避平面栅的栅极氧化层可靠性问题,同时功率密度也更高。

正是由于SiC MOSFET这些出色的性能,其在光伏逆变器、UPS、ESS、电动汽车充电、燃料电池、电机驱动和电动汽车等领域都有相应的应用。

而IGBT技术,作为硅基功率半导体的代表,开关损耗与导通饱和压降降低相互制约,降低损耗和提升效率的空间越来越小等问题制约了它的发展,但是,以英飞凌为代表的硅基IGBT的技术也在进步,采用微沟槽技术的TRENCHSTOP™5,IGBT7是新的里程碑,伴随着封装技术的进步,IGBT器件的性能和功率密度越来越高。同时,针对不同的应用而开发的产品,可以做一些特别的优化处理,从而提高硅器件在系统中的表现,进而提高系统性能和性价比。

因此,碳化硅作为第三代半导体,在发展过程中必然是与硅器件相伴而行,毕竟与硅基器件行业相比,第三代半导体产业发展时间相对较短,在标准化、成熟度等方面还有很长的路要走,尤其是在品质与长期可靠性方面,还有大量的研究和验证工作要做。

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