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使用基于 SiC 的 MOSFET 提高功率转换效率

2388718 2022-11-25 | pdf | 328.33KB | 次下载 | 免费

资料介绍

更高的功率要求、法规要求以及关于效率和 EMI 问题的标准的趋势正在推动电源使用开关电源设备的需求，因为它们具有更高的效率和更宽的工作范围。与此同时，设计人员不断承受着降低成本和节省空间的压力。面对这些要求，需要一种替代传统硅 (Si) 基 MOSFET 的方法。更高的功率要求、法规要求以及关于效率和 EMI 问题的标准的趋势正在推动电源使用开关电源设备的需求，因为它们具有更高的效率和更宽的工作范围。与此同时，设计人员不断承受着降低成本和节省空间的压力。面对这些要求，需要一种替代传统硅 (Si) 基 MOSFET 的方法。碳化硅 (SiC) 现已成为一个明确的选择，因为它已经成熟并已进入第三代。基于 SiC 的 FET 具有许多性能优势，特别是在效率、更高的可靠性、更少的热管理问题和更小的占位面积方面。这些适用于整个功率谱，不需要对设计技术进行根本改变，尽管它们可能需要进行一些调整。碳化硅 (SiC) 现已成为一个明确的选择，因为它已经成熟并已进入第三代。基于 SiC 的 FET 具有许多性能优势，特别是在效率、更高的可靠性、更少的热管理问题和更小的占位面积方面。这些适用于整个功率谱，不需要对设计技术进行根本改变，尽管它们可能需要进行一些调整。本文简要比较了 Si 与 SiC，介绍了本文简要比较了 Si 与 SiC，介绍了Cree/WolfspeedCree/Wolfspeed的 SiC 器件示例，并展示了如何使用它们开始设计。的 SiC 器件示例，并展示了如何使用它们开始设计。SiC 与 Si MOSFETSiC 与 Si MOSFET首先，弄清楚技术和术语很重要：基于 SiC 的 FET 是 MOSFET，就像它们的硅前身一样。从广义上讲，它们的内部物理结构相似，都是源、漏、栅连接的三端器件。首先，弄清楚技术和术语很重要：基于 SiC 的 FET 是 MOSFET，就像它们的硅前身一样。从广义上讲，它们的内部物理结构相似，都是源、漏、栅连接的三端器件。区别正如它们的名称所示：基于 SiC 的 FET 使用碳化硅作为基础材料，而不是单独使用硅。业内许多人将它们称为 SiC 器件，而忽略了 MOSFET 部分。本文将它们称为 SiC FET。区别正如它们的名称所示：基于 SiC 的 FET 使用碳化硅作为基础材料，而不是单独使用硅。业内许多人将它们称为 SiC 器件，而忽略了 MOSFET 部分。本文将它们称为 SiC FET。为什么使用碳化硅化合物作为材料？由于各种深层次的物理原因，SiC 具有与硅明显不同的三个主要电气特性，每个特性都带来操作优势；还有其他更微妙的问题（图 1）。为什么使用碳化硅化合物作为材料？由于各种深层次的物理原因，SiC 具有与硅明显不同的三个主要电气特性，每个特性都带来操作优势；还有其他更微妙的问题（图 1）。图 1：SiC 与 Si 和 GaN 固体材料的关键材料特性的近似比较。与 Si 相比，SiC 具有更高的临界击穿、更高的导热性和更宽的带隙。（图片来源：Researchgate）图 1：SiC 与 Si 和 GaN 固体材料的关键材料特性的近似比较。与 Si 相比，SiC 具有更高的临界击穿、更高的导热性和更宽的带隙。