博世如何应对SiC器件短路问题

碳化硅（SiC）器件在电力电子领域中因其高效、高温和高频特性而被广泛应用。尤其在电动汽车、光伏逆变器、高压电源、工业电机驱动等对功率密度、转换效率以及工作环境有较高要求的应用场景中，碳化硅器件展现出了优越的性能。为更充分地发挥碳化硅器件的优势，释放碳化硅在高功率应用中的潜力，如何处理好短路问题成为了行业关注的重点。

日前，博世汽车电子高级现场应用工程师赵瑞，在行家说“新型功率半导体与新能源应用高峰论坛”上发表了“车规级SiC产品特点及短路保护”的主题演讲。赵瑞重点介绍了博世半导体的功率器件产品，及其逆变器在短路工况下的应用。

SiC因其自身材料特性，短路时间较短，如何更好地保护SiC模块成为了工程师的一大难题。博世量产的逆变器围绕这一问题给出了解决方案：

赵瑞指出，博世电控通过使用博世PM6模块（内置博世SiC一代芯片）加博世EG120驱动这一套“组合拳”的形式，实现了系统上短路时间小于1.3us。

需要明确的是，tscwt短路时间是基于AQG324标准定义的。短路时间选取的基本原则遵循：在保证不发生误触发的前提下，短路时间越短越好。

具体可以拆分成以下几个时间：

1ton开通时间，建议选取正常开通过程中最慢的瞬间，博世选取430ns

2tblank空白时间，包含开通时间，设计冗余和比较器延时时间，博世选取430+332=762ns

3tdelay延时时间，指驱动器传播延时时间，与驱动器自身参数相关，博世驱动器125ns

4toff 关断时间，博世选取350ns

因此，tscwt≈762ns+125ns+350ns<1.3us。

通过在系统上尽可能减少短路时间，能够更好地保护SiC芯片，减少芯片热量积累，降低损坏风险，让功率系统具有更高的可靠性和安全性。

赵瑞还介绍道，博世针对SiC的产品线丰富，不仅提供SiC裸片，还提供SiC单管和SiC模块。博世的SiC裸片产品包含1200V与750V两种规格，单管和模块能够根据整车厂、一级系统商对于芯片布局、电气性能和工艺方面的需求进行灵活定制。

对比第一代产品，博世第二代SiC裸片实现了以下改进：

1大幅降低了高温Rds(on)以及Rds(on)和温度耦合系数=>提高模块的出流能力

2降低了米勒电容=>减少串扰开通的风险

3改善了二极管开关特性=>MOSFET可以实现更快的开通

4芯片内置5.5Ω Rgint=>更易于多芯片并联及实现模块降本

5更大的门级Pad尺寸=>易于门级打线

博世是碳化硅领域的先驱，也是全球为数不多的生产和销售自有碳化硅功率半导体的汽车零部件供应商之一，具备从碳化硅研发、生产到检测的全流程。凭借丰富的研究经验，博世将助力客户实现更强大可靠的汽车功率系统。