《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計 > 業(yè)界動態(tài) > 對SiC-MOSFET和IGBT的區(qū)別

對SiC-MOSFET和IGBT的區(qū)別

2018-09-27
關(guān)鍵詞: SiC MOSFET IGBT

  眾所周知,SiC材料的特性和優(yōu)勢已被大規(guī)模地證實,它被認為是用于高電壓、高頻率的功率器件的理想半導體材料。SiC器件的可靠性是開發(fā)工程師所關(guān)心的重點之一,因為在出現(xiàn)基于Si材料的IGBTMOSFET器件的同時,沒有出現(xiàn)基于SiC的類似器件。

  SiC-MOSFET與IGBT有許多不同,但它們到底有什么區(qū)別呢?本文將針對與IGBT的區(qū)別進行介紹。

  與IGBT的區(qū)別:Vd-Id特性

  Vd-Id特性是晶體管最基本的特性之一。下面是25℃和150℃時的Vd-Id特性。

1.png

  對SiC-MOSFET與IGBT的區(qū)別進行介紹

  請看25℃時的特性圖表。SiC及Si MOSFET的Id相對Vd(Vds)呈線性增加,但由于IGBT有上升電壓,因此在低電流范圍MOSFET元器件的Vds更低(對于IGBT來說是集電極電流、集電極-發(fā)射極間電壓)。不言而喻,Vd-Id特性也是導通電阻特性。根據(jù)歐姆定律,相對Id,Vd越低導通電阻越小,特性曲線的斜率越陡,導通電阻越低。

  IGBT的低Vd(或低Id)范圍(在本例中是Vd到1V左右的范圍),在IGBT中是可忽略不計的范圍。這在高電壓大電流應(yīng)用中不會構(gòu)成問題,但當用電設(shè)備的電力需求從低功率到高功率范圍較寬時,低功率范圍的效率并不高。

  相比之下,SiC MOSFET可在更寬的范圍內(nèi)保持低導通電阻。

  此外,可以看到,與150℃時的Si MOSFET特性相比,SiC、Si-MOSFET的特性曲線斜率均放緩,因而導通電阻增加。但是,SiC-MOSFET在25℃時的變動很小,在25℃環(huán)境下特性相近的產(chǎn)品,差距變大,溫度增高時SiC MOSFET的導通電阻變化較小。

  與IGBT的區(qū)別:關(guān)斷損耗特性

  前面多次提到過,SiC功率元器件的開關(guān)特性優(yōu)異,可處理大功率并高速開關(guān)。在此具體就與IGBT開關(guān)損耗特性的區(qū)別進行說明。

  眾所周知,當IGBT的開關(guān)OFF時,會流過元器件結(jié)構(gòu)引起的尾(tail)電流,因此開關(guān)損耗增加是IGBT的基本特性。

2.png

  比較開關(guān)OFF時的波形可以看到,SiC-MOSFET原理上不流過尾電流,因此相應(yīng)的開關(guān)損耗非常小。在本例中,SiC-MOSFET+SBD(肖特基勢壘二極管)的組合與IGBT+FRD(快速恢復二極管)的關(guān)斷損耗Eoff相比,降低了88%。

  還有重要的一點是IGBT的尾電流隨溫度升高而增加。順便提一下,SiC-MOSFET的高速驅(qū)動需要適當調(diào)整外置的柵極電阻Rg。

  與IGBT的區(qū)別:導通損耗特性

  接下來看開關(guān)導通時的損耗。

2.png

  IGBT在開關(guān)導通時,流過Ic(藍色曲線)用紅色虛線圈起來部分的電流。這多半是二極管的恢復電流帶來的,是開關(guān)導通時的一大損耗。請記?。涸诓⒙?lián)使用SiC-SBC時,加上恢復特性的快速性,MOSFET開關(guān)導通時的損耗減少;FRD成對時的開關(guān)導通損耗與IGBT的尾電流一樣隨溫度升高而增加。

  總之,關(guān)于開關(guān)損耗特性可以明確的是:SiC-MOSFET優(yōu)于IGBT;SiC MOSFET也已經(jīng)具有廣泛工業(yè)應(yīng)用所要求的質(zhì)量水平。另外,這里提供的數(shù)據(jù)是在羅姆試驗環(huán)境下的結(jié)果。驅(qū)動電路等條件不同,結(jié)果也可能不同,要記住具體問題具體分析哦!


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。