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為什么基本公司650V SiC碳化硅MOSFET全面取代超結(jié)MOSFET和高壓GaN氮化鎵器件？

 

在現(xiàn)代電力電子領(lǐng)域，器件的選擇對(duì)于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。基本公司650V SiC（碳化硅）MOSFET作為一種新型的功率半導(dǎo)體器件，正在逐步取代傳統(tǒng)的超結(jié)MOSFET和GaN（氮化鎵）器件。這一現(xiàn)象背后，蘊(yùn)含著材料科學(xué)、電子工程和電力電子技術(shù)的深刻變革。本文將從多個(gè)維度深入探討650V SiC MOSFET為何能夠成為超結(jié)MOSFET和GaN器件的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

 

首先，從材料特性上看，SiC具有顯著的優(yōu)勢(shì)。SiC的禁帶寬度是硅的3倍，導(dǎo)熱率為硅的4-5倍，擊穿電壓為硅的8-10倍，電子飽和漂移速率為硅的2-3倍。這些優(yōu)異的物理特性使得SiC器件在高溫、高壓、高頻應(yīng)用中表現(xiàn)出色。相比之下，傳統(tǒng)的硅基超結(jié)MOSFET雖然在制造工藝和結(jié)構(gòu)上有所創(chuàng)新，但在材料本身的限制下，其性能提升已接近極限。而GaN器件雖然也具有較高的電子遷移率和飽和漂移速度，但其生長(zhǎng)工藝復(fù)雜，成本高昂，且在高溫長(zhǎng)時(shí)間續(xù)流情況下，反向電流能力急劇下降，限制了其廣泛應(yīng)用。

 

基本公司650V SiC MOSFET的高溫穩(wěn)定性尤為突出。在高溫環(huán)境下，SiC器件的導(dǎo)通電阻上升幅度遠(yuǎn)小于硅基器件，這意味著在高溫應(yīng)用中，SiC MOSFET能夠保持較低的導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)效率。而超結(jié)MOSFET雖然也具有一定的高溫穩(wěn)定性，但在極高溫度下，其RDS(ON)（導(dǎo)通電阻）的上升會(huì)對(duì)散熱提出更高要求。此外，SiC MOSFET的Ciss（輸入電容）明顯小于超結(jié)MOSFET，這使得SiC MOSFET的關(guān)斷延時(shí)更小，更適合于高頻率的開(kāi)關(guān)應(yīng)用。

超結(jié) (Super Junction, SJ) MOSFET 固有器件弱點(diǎn)在算力電源，AI電源，雙向逆變器等要求越來(lái)越高的應(yīng)用場(chǎng)合，客戶的應(yīng)用痛點(diǎn)越來(lái)越突出：

超結(jié) (Super Junction, SJ) MOSFET復(fù)雜制造工藝問(wèn)題: 超結(jié) MOSFET 的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要在制造過(guò)程中精確控制摻雜濃度和梯度，這使得生產(chǎn)難度加大，成本較高。

超結(jié) (Super Junction, SJ) MOSFET熱穩(wěn)定性問(wèn)題: 盡管其導(dǎo)通電阻在常溫下較低，但超結(jié) MOSFET 的導(dǎo)通電阻在高溫環(huán)境中會(huì)顯著上升，這可能導(dǎo)致效率降低和散熱問(wèn)題。

超結(jié) (Super Junction, SJ) MOSFET開(kāi)關(guān)速度問(wèn)題: 相較于SiC MOSFET，超結(jié) MOSFET 的開(kāi)關(guān)速度稍顯遜色，在高頻應(yīng)用中可能不如這些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手表現(xiàn)優(yōu)異。

超結(jié) (Super Junction, SJ) MOSFET寄生電容影響問(wèn)題: 超結(jié) MOSFET 的寄生電容較大，特別是輸入電容，對(duì)高頻開(kāi)關(guān)性能會(huì)有一定影響，增加了驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜性。

超結(jié) (Super Junction, SJ) MOSFET應(yīng)力敏感性問(wèn)題: 由于其超結(jié)結(jié)構(gòu)的特性，應(yīng)力分布不均可能導(dǎo)致器件在高壓或瞬態(tài)電壓條件下產(chǎn)生較高的電場(chǎng)峰值，增加器件故障風(fēng)險(xiǎn)。

 

BASiC國(guó)產(chǎn)基本公司40mR/650V SiC 碳化硅MOSFET，替代30mR 超結(jié)MOSFET或者20-30mR的GaN!

BASiC國(guó)產(chǎn)基本公司40mR/650V SiC 碳化硅MOSFET系列產(chǎn)品，B3M040065H,B3M040065L,B3M040065Z高性能，高可靠性和易用性，高性價(jià)比，同時(shí)提供驅(qū)動(dòng)電源和驅(qū)動(dòng)IC解決方案！

 

在開(kāi)關(guān)損耗方面，SiC MOSFET同樣展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。由于SiC材料的高電子飽和漂移速度和低介電常數(shù)，SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)速度極快，開(kāi)關(guān)損耗極低。相比之下，雖然GaN器件也具有極快的開(kāi)關(guān)速度，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于GaN的驅(qū)動(dòng)電路面臨著高頻響應(yīng)、電壓應(yīng)力、熱穩(wěn)定性等挑戰(zhàn)，其開(kāi)關(guān)損耗的優(yōu)勢(shì)并不總是能夠充分發(fā)揮。特別是在硬開(kāi)關(guān)長(zhǎng)時(shí)間續(xù)流的電源應(yīng)用，GaN的反向電流能力急劇下降，所以不得不選用更大余量的GaN器件，相對(duì)成熟且成本持續(xù)下降的的SiC MOSFET，GaN器件性價(jià)比進(jìn)一步惡化。

隨著設(shè)備和工藝能力的推進(jìn)，更小的元胞尺寸、更低的比導(dǎo)通電阻、更低的開(kāi)關(guān)損耗、更好的柵氧保護(hù)是SiC碳化硅MOSFET技術(shù)的主要發(fā)展方向，體現(xiàn)在應(yīng)用端上則是更好的性能和更高的可靠性。

GaN氮化鎵器件面臨散熱管理困難: GaN 器件雖然可以在高溫下工作，但其相對(duì)較低的熱導(dǎo)率給散熱管理帶來(lái)一定挑戰(zhàn)，增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

GaN氮化鎵器件面臨可靠性問(wèn)題: GaN 器件在長(zhǎng)時(shí)間高功率運(yùn)行情況下的可靠性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，特別是在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性方面仍需更多研究。GaN氮化鎵器件面臨材料缺陷敏感性: GaN 的材料缺陷對(duì)器件性能影響較大，制造過(guò)程中需嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，增加了制造難度。GaN氮化鎵器件面臨單粒子效應(yīng) (SEE): 在空間和高輻射環(huán)境下，GaN 器件容易受到單粒子效應(yīng)的影響，可能導(dǎo)致失效。

 

 

BASiC基本公司為SiC碳化硅功率器件全面取代IGBT和超結(jié)MOS提供驅(qū)動(dòng)芯片及驅(qū)動(dòng)供電解決方案

 

BASiC基本公司針對(duì)多種應(yīng)用場(chǎng)景研發(fā)推出門極驅(qū)動(dòng)芯片，可適應(yīng)不同的功率器件和終端應(yīng)用。BASiC基本公司的門極驅(qū)動(dòng)芯片包括隔離驅(qū)動(dòng)芯片和低邊驅(qū)動(dòng)芯片，絕緣最大浪涌耐壓可達(dá)8000V，驅(qū)動(dòng)峰值電流高達(dá)正負(fù)15A，可支持耐壓1700V以內(nèi)功率器件的門極驅(qū)動(dòng)需求。

BASiC基本公司低邊驅(qū)動(dòng)芯片可以廣泛應(yīng)用于PFC、DCDC、同步整流，反激等領(lǐng)域的低邊功率器件的驅(qū)動(dòng)或在變壓器隔離驅(qū)動(dòng)中用于驅(qū)動(dòng)變壓器，適配系統(tǒng)功率從百瓦級(jí)到幾十千瓦不等。

BASiC基本公司推出正激 DCDC 開(kāi)關(guān)電源芯片BTP1521xx，該芯片集成上電軟啟動(dòng)功能、過(guò)溫保護(hù)功能，輸出功率可達(dá)6W。芯片工作頻率通過(guò)OSC 腳設(shè)定，最高工作頻率可達(dá)1.5MHz，非常適合給隔離驅(qū)動(dòng)芯片副邊電源供電。

 

 

 

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咬住必然，勇立潮頭！BASiC基本公司代理商傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個(gè)必然，勇立功率半導(dǎo)體器件變革潮頭：

 

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BASiC基本公司代理商傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管的必然趨勢(shì)！

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BASiC™國(guó)產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET功率器件供應(yīng)商-基本公司™研發(fā)推出更高性能的第三代碳化硅MOSFET，該系列產(chǎn)品進(jìn)一步優(yōu)化鈍化層，提升可靠性，相比上一代產(chǎn)品擁有更低比導(dǎo)通電阻、器件開(kāi)關(guān)損耗，以及更高可靠性等優(yōu)越性能，可助力光伏儲(chǔ)能、新能源汽車、直流快充、工業(yè)電源、通信電源、伺服驅(qū)動(dòng)、APF/SVG、熱泵驅(qū)動(dòng)、工業(yè)變頻器、逆變焊機(jī)、四象限工業(yè)變頻器等行業(yè)實(shí)現(xiàn)更為出色的能源效率和應(yīng)用可靠性。

 

為了保持電力電子系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也為了使最終用戶獲得經(jīng)濟(jì)效益，一定程度的效率和緊湊性成為每一種電力電子應(yīng)用功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)所在。隨著IGBT技術(shù)到達(dá)發(fā)展瓶頸，加上SiC MOSFET絕對(duì)成本持續(xù)下降，使用SiC MOSFET替代升級(jí)IGBT已經(jīng)成為各類型電力電子應(yīng)用的主流趨勢(shì)。