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对SiC-MOSFET与IGBT的区别进行介绍

2017-12-21 09:07 次阅读

众所周知,SiC材料的特性和优势已被大规模地证实,它被认为是用于高电压、高频率的功率器件的理想半导体材料。SiC器件的可靠性是开发工程师所关心的重点之一,因为在出现基于Si材料的IGBTMOSFET器件的同时,没有出现基于SiC的类似器件。

SiC-MOSFET与IGBT有许多不同,但它们到底有什么区别呢?本文将针对与IGBT的区别进行介绍。

与IGBT的区别:Vd-Id特性

Vd-Id特性是晶体管最基本的特性之一。下面是25℃和150℃时的Vd-Id特性。

对SiC-MOSFET与IGBT的区别进行介绍

请看25℃时的特性图表。SiC及Si MOSFET的Id相对Vd(Vds)呈线性增加,但由于IGBT有上升电压,因此在低电流范围MOSFET元器件的Vds更低(对于IGBT来说是集电极电流、集电极-发射极间电压)。不言而喻,Vd-Id特性也是导通电阻特性。根据欧姆定律,相对Id,Vd越低导通电阻越小,特性曲线的斜率越陡,导通电阻越低。

IGBT的低Vd(或低Id)范围(在本例中是Vd到1V左右的范围),在IGBT中是可忽略不计的范围。这在高电压大电流应用中不会构成问题,但当用电设备的电力需求从低功率到高功率范围较宽时,低功率范围的效率并不高。

相比之下,SiC MOSFET可在更宽的范围内保持低导通电阻。

此外,可以看到,与150℃时的Si MOSFET特性相比,SiC、Si-MOSFET的特性曲线斜率均放缓,因而导通电阻增加。但是,SiC-MOSFET在25℃时的变动很小,在25℃环境下特性相近的产品,差距变大,温度增高时SiC MOSFET的导通电阻变化较小。

与IGBT的区别:关断损耗特性

前面多次提到过,SiC功率元器件的开关特性优异,可处理大功率并高速开关。在此具体就与IGBT开关损耗特性的区别进行说明。

众所周知,当IGBT的开关OFF时,会流过元器件结构引起的尾(tail)电流,因此开关损耗增加是IGBT的基本特性。

比较开关OFF时的波形可以看到,SiC-MOSFET原理上不流过尾电流,因此相应的开关损耗非常小。在本例中,SiC-MOSFET+SBD(肖特基势垒二极管)的组合与IGBT+FRD(快速恢复二极管)的关断损耗Eoff相比,降低了88%。

还有重要的一点是IGBT的尾电流随温度升高而增加。顺便提一下,SiC-MOSFET的高速驱动需要适当调整外置的栅极电阻Rg。

与IGBT的区别:导通损耗特性

接下来看开关导通时的损耗。

IGBT在开关导通时,流过Ic(蓝色曲线)用红色虚线圈起来部分的电流。这多半是二极管的恢复电流带来的,是开关导通时的一大损耗。请记住:在并联使用SiC-SBC时,加上恢复特性的快速性,MOSFET开关导通时的损耗减少;FRD成对时的开关导通损耗与IGBT的尾电流一样随温度升高而增加。

总之,关于开关损耗特性可以明确的是:SiC-MOSFET优于IGBT;SiC MOSFET也已经具有广泛工业应用所要求的质量水平。另外,这里提供的数据是在罗姆试验环境下的结果。驱动电路等条件不同,结果也可能不同,要记住具体问题具体分析哦!


原文标题:青出于蓝而胜于蓝的SiC-MOSFET

文章出处:【微信号:iawbs2016,微信公众号:宽禁带半导体技术创新联盟】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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发表于 07-31 07:02 256次 阅读

FSBB15CH120D 运动SPM

CH120D是一款先进的MotionSPM®3模块,用于交流感应,BLDC和PMSM电机提供功能齐全的高性能逆变器输出级。 这些模块综合优化了内置IGBT的栅极驱动,最大限度降低电磁辐射和损耗,同时提供多种自带保护功能,包括欠压闭锁,过流关断,驱动芯片热监控和故障报告。内置高速HVIC仅需要单电源电压并将收到的逻辑电平栅极输入信号转换为高电压,高电流驱动信号,从而有效驱动模块的内部IGBT。独立负IGBT引脚适用于各相位,以支持最广泛的算法控制。 特性 UL认证号E209204(UL1557) 1200 V - 10 A三相IGBT逆变器,带积分栅驱动器和保护功能 低功耗,额定短路IGBT 使人 2 0 3 陶瓷基质实现极低热阻 专用Vs引脚能够简化PCB布局 低侧IGBT的独立发射极开路引脚用于三相电流检测 单相接地电源 LVIC内嵌温度感功能,用于监控温度 绝缘等级:2500 V rms /分 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 07:02 205次 阅读

NXH80B120L2Q0 功率集成模块 双升压 1200 V 40 A IGBT + 1200 V 30 A Si二极管

120L2Q0SG是一款功率模块,包含一个双升压级,由两个40A / 1200V IGBT,两个30A / 1200V硅二极管和两个用于IGBT的25A / 1600V反并联二极管组成。另外还包括两个用于浪涌电流限制的25A / 1600V旁路整流器。包括一个板载热敏电阻。 特性 优势 IGBT规格:VCE(SAT)= 2.2 V,ESW = 2830 uJ 具有低VCE(SAT)的快速IGBT以实现高效率 25 A / 1600 V旁路和反并联二极管 低VF旁路二极管,在旁路模式下具有出色的效率 Si整流器规格:VF = 2.4 V,IRRM = 53 A 用于中速切换的Si二极管 可焊接针 轻松安装 双升压40 A / 1200 V IGBT + Si整流器模块 热敏电阻 应用 终端产品 太阳能逆变器升压阶段 太阳能逆变器 UPS 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 05:02 163次 阅读

FPF2G120BF07AS 具有NTC的F2,3ch升压模块

一种快速,可靠的的安装方式。 特性 高效率 低传导损耗和开关损耗 高速场截止IGBT SiC SBD用作升压二极管 内置NTC可实现温度监控 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 04:02 214次 阅读

NFL25065L4BT 用于2相交错式PFC的PFCSPM®2系列

65L4BT是一款PFCSPM®2模块,为消费,医疗和工业应用提供全功能,高性能的交错式PFC(功率因数校正)输入功率级。这些模块集成了内置IGBT的优化栅极驱动,可最大限度地降低EMI和损耗,同时还提供多种模块内保护功能,包括欠压锁定,过流关断,热监控和故障报告。这些模块还具有全波整流器和高性能输出SiC二极管,可节省更多空间和安装便利性。 特性 650 V - 50 A 2阶段具有整体栅极驱动器和保护的交错式PFC 使用Al2O3 DBC衬底的极低热阻 全波桥式整流器和高性能输出SiC升压二极管 用于温度监控的内置NTC热敏电阻 隔离评级:2500 Vrms / min 应用 终端产品 2相交错式PFC转换器 商用空调 工业电机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 04:02 166次 阅读

NFCS1060L3TT 智能功率模块(IPM) PFC组合 600V 10A

60L3TT是一个完全集成的PFC和逆变器功率级,包括一个高压驱动器,六个电机驱动IGBT,一个PFC SJMOSFET,一个用于整流器的PFC SiC-SBD和一个热敏电阻,适用于驱动永磁同步( PMSM)电机,无刷直流(BLDC)电机和交流异步电机。 IGBT采用三相桥式配置,为小腿提供独立的发射极连接,以便在选择控制算法时获得最大的灵活性。 特性 优势 在一个封装中采用PFC和逆变器级的简单散热设计。 保存PCB面积并简化装配流程 交叉传导保护 避免手臂短路输入信号不足 集成自举二极管和电阻器 保存PCB面积 应用 终端产品 电机驱动模块 电机控制系统 工业/通用控制系统HVAC 工业风扇电机 泵 洗衣机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 04:02 127次 阅读

NFAP1060L3TT 智能功率模块(IPM) 600 V 10 A 带有先进的SIP封装

60L3TT是一个完全集成的逆变器功率级,由高压驱动器,六个IGBT和一个热敏电阻组成,适用于驱动永磁同步(PMSM)电机,无刷直流(BLDC)电机和交流异步电机。 IGBT采用三相桥式配置,为低支路提供独立的发射极连接,在控制算法选择方面具有最大的灵活性。功率级具有全面的保护功能,包括跨导保护,外部关断和欠压锁定功能。连接到过流保护电路的内部比较器和参考电压允许设计人员设置过流保护电平。 特性 紧凑型44mm x 20.9mm单列直插式封装 内置欠压保护 交叉传导保护 集成自举二极管和电阻器 应用 终端产品 工业驱动器 泵 粉丝 Automationas 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 03:02 149次 阅读

NCP5304 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧 双输入

4是一款高压功率栅极驱动器,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或以半桥配置排列的IGBT。它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。驱动器使用2个具有交叉传导保护的独立输入。 特性 高压范围:高达600V dV / dt抗扰度±50 V / ns 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 最多输入引脚上的Vcc摆动 两个通道之间的匹配传播延迟 带输入的阶段输出 具有100ns内部固定死区时间的交叉传导保护 在两个通道的Vcc LockOut(UVLO)下 Pin to Pin与行业标准兼容 应用 半桥电源转换器 全桥转换器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 321次 阅读
NCP5304 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧 双输入

NCP5111 功率MOSFET / IGBT驱动器 单输入 半桥

1是一款高压功率栅极驱动器,提供两个输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或以半桥配置排列的IGBT。它使用自举技术确保正确驱动高侧电源开关。 特性 高压范围:高达600V dV / dt抗扰度±50 V / ns 栅极驱动电源范围从10 V到20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 输入引脚上的Vcc摆幅 两个频道之间的匹配传播延迟 内部固定Dea的一个输入d时间(650 ns) 在两个频道的Vcc LockOut(UVLO)下 引脚与引脚兼容行业标准 应用 半桥电源转换器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 187次 阅读
NCP5111 功率MOSFET / IGBT驱动器 单输入 半桥

MC33153 单IGBT驱动器

3专门设计用作高功率应用的IGBT驱动器,包括交流感应电机控制,无刷直流电机控制和不间断电源。虽然设计用于驱动分立和模块IGBT,但该器件为驱动功率MOSFET和双极晶体管提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括选择去饱和或过流检测和欠压检测。这些器件采用双列直插和表面贴装封装,包括以下特性: 特性 高电流输出级:1.0 A源/ 2.0 A接收器 常规和感测IGBT的保护电路 可编程故障消隐时间 防止过电流和短路 针对IGBT优化的欠压锁定 负栅极驱动能力 成本有效地驱动功率MOSFET和双极晶体管 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 01:02 1159次 阅读
MC33153 单IGBT驱动器

NCP5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧

6是一款高压栅极驱动器IC,提供两路输出,用于直接驱动2个N沟道功率MOSFET或IGBT,采用半桥配置版本B或任何其他高端+低端配置版本A. 它使用自举技术确保正确驱动高端电源开关。驱动程序使用2个独立输入。 NCP5109 = 200V NCP5106 = 600V 特性 高压范围:最高600 V dV / dt抗扰度±50 V / nsec 栅极驱动电源范围为10 V至20 V 高低驱动输出 输出源/灌电流电流能力250 mA / 500 mA 兼容3.3 V和5 V输入逻辑 输入引脚上的Vcc摆动 匹配传播两个渠道之间的延迟 输入阶段的输出 适应所有拓扑的独立逻辑输入(版本A) 交叉传导保护机智h 100 ns内部固定死区时间(版本B) 在两个通道的Vcc LockOut(UVLO)下 Pin-to-Pin与行业标准兼容 应用 半桥电源转换器 任何互补驱动转换器(非对称半桥,有源钳位)(仅限A型)。 全桥转换器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 00:02 570次 阅读
NCP5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧

FL73282 半桥栅极驱动器

2是一款单片半桥栅极驱动器IC,可驱动工作电压高达+ 900V的MOSFET和IGBT.Fairchild的高压工艺和共模噪声消除技术可使高侧驱动器在高dV / dt噪声环境下稳定运行。先进的电平转换电路,可使高侧栅极驱动器的工作电压在V BS = 15 V时达到V S = - 9.8 V(典型值)。当V CC 或V BS 低于指定阈值电压时,两个通道UVLO电路可防止发生故障。输出驱动器的源电流/灌电流典型值分别为350 mA / 650 mA,适用于各种半桥和全桥逆变器。 特性 浮动通道可实现高达+900 V的自举运行 两个通道的源/灌电流驱动能力典型值为350 mA / 650 mA 共模dv / dt噪声消除电路 容许扩展负V S 摆幅至-9.8 V,以实现V CC = V BS = 15 V时的信号传输 10 V至20 V的V CC 和V BS 供电范围 双通道的欠压锁定功能 匹配传播延迟低于50 ns 内置170 ns死区时间 输出与输入信号同相 应用 照明 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 00:02 680次 阅读

NCV5703 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式

3系列是一组高电流,高性能独立式IGBT驱动器,具有非反相输入逻辑,适用于中高功率应用,包括PTC加热器,EV充电器和其他汽车等汽车应用电源。通过消除许多外部组件,这些器件提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括Active Miller Clamp(用于NCV5703A),精确的UVLO,DESAT保护和漏极开路故障输出。这些驱动器还具有精确的5.0 V输出(适用于所有版本)和独立的高低(VOH和VOL)驱动器输出(仅适用于NCV5703C),便于系统设计。这些驱动器设计用于容纳宽电压范围的单极性偏置电源(以及NCV5703B的双极性偏置电源)。所有版本均采用8引脚SOIC封装,符合AEC-Q100标准。 特性 优势 IGBT米勒平台电压下的高电流输出(+ 4.0 / -6.0 A) 降低开关损耗并缩短切换时间 低VOH和VOL 完全增强IGBT 可编程延迟的DESAT保护 增强的可编程保护 活动密勒钳(仅限NCV5703A) 防止假门开启 应用 终端产品 DC-交流变频器 电池充电器 汽车PTC加热器 驱动程序 电机控制 电动汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 22:02 207次 阅读

NCV5702 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式

2是一款高电流,高性能独立式IGBT驱动器,具有非反相输入逻辑,适用于高功率应用,包括PTC加热器,EV充电器,动力总成逆变器和其他汽车电源等汽车应用。该器件通过消除许多外部元件提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括有源米勒钳位,精确的UVLO,EN输入,DESAT保护和漏极开路故障输出。该驱动器还具有精确的5.0 V输出和独立的高低(VOH和VOL)驱动器输出,便于系统设计。该驱动器设计用于适应宽电压范围的偏置电源,包括单极性和双极性电压。它采用16引脚SOIC封装。符合AEC-Q100标准。 特性 优势 降低开关损耗和缩短开关时间 低VOH和VOL 完全增强IGBT 活动密勒钳 防止伪门开启 可编程延迟的DESAT保护 增强的可编程保护 应用 终端产品 DC-AC逆变器 电池充电器 汽车PTC加热器 板载充电器 xEV充电器 汽车动力总成逆变器 牵引逆变器 电动汽车 EV充电器 牵引 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 22:02 182次 阅读