深入解讀?國產(chǎn)高壓SiC MOSFET及競品分析

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）工業(yè)4.0時代及電動汽車快速的普及，工業(yè)電源、高壓充電器對功率器件開關(guān)損耗、功率密度等性能也隨之提高，傳統(tǒng)的Si-MosFet性能已被開發(fā)的接近頂峰，SiC MOSFET在開關(guān)頻率、散熱、耐壓、功率密度方面優(yōu)勢更為凸顯。

下文主要對國產(chǎn)SiC MOSFET進(jìn)行介紹并與國外相近參數(shù)的主流產(chǎn)品相對比。

國產(chǎn)1700V SiC MOSFET

派恩杰2018年開始專注于第三代半導(dǎo)體SiC、GaN的功率器件的研究。公司成立半年后就研制出了首款650V GaN功率器件，在基于Gen3的技術(shù)上又推出了1200V SiC MOSFET，直至2021年派恩杰先后推出涵蓋了650V、1200V、1700V的SiC MOSFET，填補(bǔ)了國內(nèi)高壓SiC MOSFET的空白市場。

P3M173K0K3是首款可國產(chǎn)化替代的1700V SiC MOSFET，此款SiC MOSFET最高耐壓值為1700V。

由于該功率器件的耐壓值過高及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因?qū)е聦?dǎo)通電阻相較于一般幾百伏特的功率器件的導(dǎo)通電壓較大，導(dǎo)通電壓為3Ω，門級電壓（動態(tài)）為－8V~19V、門級電壓（靜態(tài)）為－3V~15V，功耗為63W，額定電流為6A，工作溫度為－55攝氏度～175攝氏度，能在較寬的溫度區(qū)間內(nèi)工作，可滿足更多的工作場景。

該SiC MOSFET多用于太陽能逆變器、電動汽車電池充電器、高壓DCDC轉(zhuǎn)換器、工業(yè)開關(guān)電源等。P3M173K0K采用 TO-247-3封裝具體參數(shù)為16mm*21mm*5.2mm。

派恩杰1700V系列SiC MOSFET一共有4款產(chǎn)品，導(dǎo)通電阻在1Ω~3Ω，額定電流為4A~6A，Qg2.19nC~24.4nC。派恩杰推出1700V SiC MOSFET適合輔助電源設(shè)計，更能勝任在特別需要更高耐壓以及雪崩等級的工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計要求。

更快的開關(guān)速度，極小的開關(guān)損耗大幅降低了系統(tǒng)損耗，使得變換器高效化，同時可以通過高頻化讓電路中的磁性單元體積更小，重量更輕。極小的損耗加上更優(yōu)異的熱傳導(dǎo)系數(shù)。進(jìn)一步地簡化了輔助電源的結(jié)構(gòu)，減少了元器件和驅(qū)動設(shè)計的復(fù)雜度，從而大幅降低了輔助開關(guān)電源系統(tǒng)成本。

無錫國晶微半導(dǎo)體是一家對第三代功率半導(dǎo)體、常規(guī)集成電路研發(fā)的企業(yè)，該公司現(xiàn)已研制出三個系列的SiC MOSFET，600V系列額定電流涵蓋2A~100A，1200V系列額定電流涵蓋2A~90A，1700V系列額定電流涵蓋5A~80A。本期文章主要講述1700V的高壓SiC MOSFET，其他系列不進(jìn)行贅述。

GC2M0045170D是一款1700V的SiC MOSFET，此款SiC MOSFET最高耐壓值為1700V可應(yīng)用于太陽能逆變器、電動汽車車載充電器、充電樁、軌道交通、工業(yè)電源等高壓工作設(shè)備。該功率器件的導(dǎo)通電阻為45mΩ，相較于派恩杰3Ω的導(dǎo)通電阻更小，能夠進(jìn)一步地減小導(dǎo)通損耗。

額定電流為72A，可在大功率設(shè)備上使用。門級電壓為－10V~25V，功耗為520W，可在－40攝氏度到150攝氏度的溫度環(huán)境下工作，與P3M173K0K3低溫－50攝氏度相比少了10攝氏度，工作環(huán)境溫度不如P3M173K0K3寬。GC2M0045170D采用TO-247-3封裝，封裝具體參數(shù)為16mm*21mm*5.2mm。

GC2M1000170D也是無錫國晶微半導(dǎo)體的1700V SiC MOSFET，此SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻為1Ω，額定電流為5A，功耗為69W，可在－55℃~150℃的環(huán)境下正常工作，同樣采用TO-247-3的封裝。

1700V SiC MOSFET競品

ROHM是全球知名半導(dǎo)體制造商，擁有SiC功率器件完整的生產(chǎn)鏈。據(jù)官網(wǎng)顯示ROHM以額定電壓區(qū)分，共有三個系列的產(chǎn)品，650V的有18件產(chǎn)品，1200V的有26件產(chǎn)品，1700V的有3件產(chǎn)品。從布局來看，ROHM主要還是注重650V和1200V的市場。

SCT2H12NZ是一款耐壓值為1700V SiC MOSFET，多用于輔助電源開關(guān)、開關(guān)電源等設(shè)備中。該SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻為1.15Ω，同時具有非常高的電流密度，集成了第二代高電壓SiC功率MOSFET芯片，電流能夠達(dá)到3.7A。

門級電流－6V~22V，功耗為35W，工作溫度為－55攝氏度到175攝氏度之間，SCT2H12NZ采用的是平面型結(jié)構(gòu)，與650V和1200V產(chǎn)品采用的溝槽結(jié)構(gòu)不同。此款SiC MOSFET具有低電阻、開關(guān)速度快，爬電距離長、驅(qū)動簡單等特點。

得益于芯片設(shè)計，這款器件的成本極具競爭力。其柵極結(jié)構(gòu)非常簡單，其封裝也為降低成本進(jìn)行了優(yōu)化。此 SiC MOSFET采用的是 TO-3PFM，具體參數(shù)為16mm*21mm*5.2mm。

通過對以上參數(shù)的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在耐壓強(qiáng)度相同的情況下，國產(chǎn)SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻、功耗與ROHM相比還是有一定差距的，國產(chǎn)SiC MOSFET在這一方面還需要繼續(xù)努力，畢竟導(dǎo)通電阻直接影響開關(guān)損耗，開關(guān)損耗隨導(dǎo)通電阻增大而增大。在工作溫度范圍方面國晶微還是有些許不足。

總結(jié)

雖說國產(chǎn)高壓SiC MOSFET與國際一流水平還是有著些許的差距，但國內(nèi)廠商也在不斷的探索開發(fā)，緊跟國際大廠的步伐，盡可能地縮小差距，相信國家政策的鼓勵和功率器件廠商技術(shù)的不斷突破下，總有一天會突出重圍，造出令人刮目相看的產(chǎn)品。

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編輯：jq