對SiC-MOSFET與IGBT的區(qū)別進(jìn)行介紹

眾所周知，SiC材料的特性和優(yōu)勢已被大規(guī)模地證實(shí)，它被認(rèn)為是用于高電壓、高頻率的功率器件的理想半導(dǎo)體材料。SiC器件的可靠性是開發(fā)工程師所關(guān)心的重點(diǎn)之一，因?yàn)樵诔霈F(xiàn)基于Si材料的IGBT和MOSFET器件的同時(shí)，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(jìn)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(shí)的Vd-Id特性。

請看25℃時(shí)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(dǎo)通電阻特性。根據(jù)歐姆定律，相對Id，Vd越低導(dǎo)通電阻越小，特性曲線的斜率越陡，導(dǎo)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(jì)的范圍。這在高電壓大電流應(yīng)用中不會構(gòu)成問題，但當(dāng)用電設(shè)備的電力需求從低功率到高功率范圍較寬時(shí)，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(dǎo)通電阻。

此外，可以看到，與150℃時(shí)的Si MOSFET特性相比，SiC、Si-MOSFET的特性曲線斜率均放緩，因而導(dǎo)通電阻增加。但是，SiC-MOSFET在25℃時(shí)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(shí)SiC MOSFET的導(dǎo)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(jìn)行說明。

眾所周知，當(dāng)IGBT的開關(guān)OFF時(shí)，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。

比較開關(guān)OFF時(shí)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(fù)二極管）的關(guān)斷損耗Eoff相比，降低了88%。

還有重要的一點(diǎn)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(dāng)調(diào)整外置的柵極電阻Rg。

與IGBT的區(qū)別：導(dǎo)通損耗特性

接下來看開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的損耗。

IGBT在開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，流過Ic（藍(lán)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(fù)電流帶來的，是開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的一大損耗。請記?。涸诓⒙?lián)使用SiC-SBC時(shí)，加上恢復(fù)特性的快速性，MOSFET開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的損耗減少；FRD成對時(shí)的開關(guān)導(dǎo)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(yàn)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！