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第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

發(fā)布時(shí)間:2025-03-18 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】商用的Si MOSFET耐壓普遍不超過900V,而SiC擁有更高的擊穿場強(qiáng),在結(jié)構(gòu)上可以減少芯片的厚度,從而較大幅度地降低MOSFET的通態(tài)電阻,使其耐壓可以提高到幾千伏甚至更高。本文帶你了解其靜態(tài)特性。


商用的Si MOSFET耐壓普遍不超過900V,而SiC擁有更高的擊穿場強(qiáng),在結(jié)構(gòu)上可以減少芯片的厚度,從而較大幅度地降低MOSFET的通態(tài)電阻,使其耐壓可以提高到幾千伏甚至更高。本文帶你了解其靜態(tài)特性。


1. 正向特性


圖1顯示了SiC MOSFET的正向通態(tài)特性。由于MOSFET是單極性器件,沒有內(nèi)建電勢,所以在低電流區(qū)域,SiC MOSFET的通態(tài)壓降明顯低于Si IGBT的通態(tài)壓降;在接近額定電流時(shí),SiC MOSFET的通態(tài)壓降幾乎與Si IGBT相同。對于經(jīng)常以低于額定電流工作的應(yīng)用,使用SiC MOSFET可降低通態(tài)損耗。


第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

圖1:SiC MOSFET(FMF600DXZ-24B)通態(tài)壓降


第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

圖2:SiC MOSFET(FMF600DXZ-24B)與Si IGBT(CM600DX-24T)通態(tài)壓降對比


SiC MOSFET的通態(tài)壓降通常表現(xiàn)出與Si MOSFET不同的溫度依賴性。三菱電機(jī)的SiC MOSFET在約25℃附近呈現(xiàn)最小值,隨著溫度上升或下降,通態(tài)壓降也會(huì)增加。通態(tài)壓降與漂移層電阻和溝道電阻有關(guān),這兩種電阻對溫度分別具有正、負(fù)依賴性。綜合這些特性,SiC MOSFET的通態(tài)壓降溫度特性如圖3所示。


第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

圖3:SiC MOSFET(FMF600DXZ-24B)通態(tài)壓降溫度特性


2. 反向?qū)ㄌ匦裕w二極管導(dǎo)通)


MOSFET在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上形成了一個(gè)從源極到漏極方向的PN結(jié),稱為體二極管(圖4);因此,如果施加一個(gè)比PN結(jié)勢壘電位更高的電壓,就可以使MOSFET從源極到漏極方向?qū)ǎ▓D5)。然而,有些SiC MOSFET的電性能會(huì)因雙極電流流過體二極管而劣化,盡管比例非常小。迄今為止,三菱電機(jī)積累了大量關(guān)于體二極管可靠性的數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù),根據(jù)不同的模塊和用途,采取適當(dāng)?shù)膶Σ?,提供可放心使用的高可靠性SiC MOSFET。


第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

圖4:SiC MOSFET體二極管


第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

圖5:SiC MOSFET(FMF600DXE-24BN)體二極管正向壓降


3. 反向?qū)ㄌ匦裕系缹?dǎo)通)


當(dāng)向MOSFET的柵極施加正壓時(shí),電流可以通過MOS溝道從源極流向漏極(圖6)。MOS溝道反向?qū)〞r(shí)的壓降和電流成正比關(guān)系(圖7),且源漏極壓降小于反并聯(lián)肖特基勢壘二極管(SBD)或體二極管導(dǎo)通時(shí)的壓降,因此在反向?qū)〞r(shí),可以向柵極施加正偏壓以使MOS溝道導(dǎo)通,從而減少損耗。


第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

圖6:在柵極正偏壓時(shí)SiC MOSFET反向電流通道


第17講:SiC MOSFET的靜態(tài)特性

圖7:在柵極正偏壓時(shí)SiC MOSFET(FMF600DXE-24BN)反向?qū)▔航?/p>


文章來源:三菱電機(jī)半導(dǎo)體


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