碳化硅MOSFET與Si MOSFET的比較

MOSFET是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的基本組成部分，被認(rèn)為是上個(gè)世紀(jì)最重要的發(fā)明之一。然而，MOSFET已經(jīng)有所改進(jìn)，包括從硅（Si）轉(zhuǎn)向碳化硅（SiC），這顯著提高了它們的性能。但到底什么是MOSFET？

場(chǎng)效應(yīng)管基礎(chǔ)知識(shí)

MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）是一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，這意味著它通過使用電場(chǎng)來控制電流。MOSFET 通常有三個(gè)端子：柵極、漏極和源極。漏極和源極之間傳導(dǎo)的電流通過施加到柵極的電壓進(jìn)行控制。與其他類型的晶體管相比，MOSFET具有更高的功率密度，這是一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，與BJT（雙極結(jié)型晶體管）相比，MOSFET需要最少的輸入電流來控制負(fù)載電流。

MOSFET 的快速歷史

MOSFET由貝爾實(shí)驗(yàn)室的Mohamed M. Atalla和Dawon Kahng于1959年發(fā)明，現(xiàn)代電子產(chǎn)品中MOSFET無處不在，被廣泛認(rèn)為是電子領(lǐng)域最重要的發(fā)明。它們很快被證明是計(jì)算機(jī)、數(shù)字革命、信息革命和硅時(shí)代不可或缺的。

開發(fā)MOSFET的關(guān)鍵之一是創(chuàng)新的表面鈍化方法，這是使用熱氧化構(gòu)建工作MOSFET的主要障礙。MOSFET上的絕緣體是二氧化硅，而導(dǎo)體是晶體硅。

長(zhǎng)期以來，硅一直是MOSFET的首選半導(dǎo)體材料。然而，在Wolfspeed創(chuàng)造了第一個(gè)SiC MOSFET之后，發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。碳化硅已被證明是MOSFET技術(shù)的游戲規(guī)則改變者，具有多種優(yōu)勢(shì)。

碳化硅相對(duì)于硅的優(yōu)勢(shì)

在半導(dǎo)體技術(shù)中使用時(shí)，碳化硅比硅具有許多優(yōu)勢(shì)，包括：

更高的臨界擊穿場(chǎng)，這意味著可以在保持額定電壓的同時(shí)仍減小器件的厚度

帶隙更寬，在相對(duì)較高的溫度下漏電流更低

更高的導(dǎo)熱性，支持更高的電流密度

全面減少能量損失

在MOSFET中使用碳化硅代替Si也會(huì)導(dǎo)致：

降低開關(guān)損耗，這會(huì)影響 MOSFET 從阻塞過渡到導(dǎo)通時(shí)發(fā)生的損耗（反之亦然）

更高的開關(guān)頻率，這意味著可以使用更小的外圍元件（例如濾波器、電感器、電容器、變壓器）

提高臨界擊穿強(qiáng)度，約為硅可達(dá)到的 10 倍

更高的運(yùn)行溫度，這意味著簡(jiǎn)化的冷卻機(jī)制（例如散熱器）

碳化硅與硅：碳化硅獲勝

與硅級(jí)產(chǎn)品相比，碳化硅 MOSFET 具有更好的整體性能、更高的效率、更高的開關(guān)頻率和更緊湊的組件。越來越多的工程師轉(zhuǎn)向碳化硅MOSFET，并利用它們提供的優(yōu)越性能。

審核編輯：郭婷