SIC 是一種寬帶隙 (WBG) 材料，用作半導體材料時比硅具有多種優(yōu)勢(例如，帶隙寬度是硅的 3 倍，擊穿電場強度是硅的 10 倍)。與更傳統(tǒng)的 Si 或 IGBT 相比，使用 SiC 功率 MOSFET 具有許多優(yōu)勢，但為其選擇驅(qū)動器需要采用不同的方法。

　　SiC 在電力設備中相對于 Si 的優(yōu)勢

　　SiC 是一種有效、高效的 WBG 替代品，可以替代更傳統(tǒng)的 Si 基功率器件，其原因如下：

　　MOSFET 開關速度更快，即 >50 kHz，而 Si IGBT 為 5 kHz 至 20 kHz，Si MOSFET 為 >20 kHz

　　更高的效率

　　更高的耐壓能力

　　功率水平更高，即 >5 kW，而 Si IGBT 的功率水平 >3 kW，SiC MOSFET 的功率水平 <3 kW

　　高溫能力

　　特別是，SiC MOSFET 在電動和混合動力汽車(包括電動汽車的牽引逆變器)、鐵路、太陽能逆變器和通用電源的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中的應用越來越多。

　　SiC 功率晶體管

　　SiC 功率晶體管通常用作電源和其他開關應用的開關。如果正確實施，它們可以實現(xiàn)關鍵的設計目標，例如降低功耗和最小化電源產(chǎn)品尺寸，同時提供剛才討論的好處。然而，與 Si 相比，在柵極驅(qū)動 SiC 時，工程師需要注意一些差異。

　　驅(qū)動 SiC 功率 MOSFET

　　為了使 SiC MOSFET 達到最佳性能水平，工程師需要認識到驅(qū)動器的一些設計參數(shù)與 Si MOSFET 的設計參數(shù)不同。作為參考，可以在圖 2 中找到典型的應用電路。

　　大多數(shù) MOSFET 將在零 VGS(柵極源電壓)時關閉。另一方面，當半橋和橋式配置中出現(xiàn)負柵極偏置時，SiC MOSFET 柵極驅(qū)動器將更好地工作。與 VGS 相關的潛在問題的一個例子是米勒效應。如果一個 SiC MOSFET 開啟，第二個 MOSFET 的漏極可能會受到足夠的浪涌，從而由于寄生效應而開啟。對于 SiC MOSFET，建議的 VGS 通常為 14 至 20 V 以完全開啟，0 至 -5 V 以關閉。請注意，較低的開啟 VGS 將導致較低的效率水平。

　　對于 SiC MOSFET 所用的高壓應用，需要隔離屏障來 1) 防止不需要的交流或直流信號從 MOSFET 的低壓側(cè)傳輸?shù)礁邏簜?cè)，以及 2) 確保初級側(cè)不超過電路的最大額定值。由于 SiC MOSFET 支持的電壓高于 Si 或 IGBT，因此必須考慮最大工作隔離電壓。對于高功率應用，最大工作隔離電壓很容易達到 1,700 V。

　　在驅(qū)動 SiC 功率 MOSFET 時，CMTI(共模瞬態(tài)抗擾度)也至關重要。CMTI 是兩個隔離電路之間施加的 VCM(共模電壓)上升或下降的最大可容忍速率。

　　由于 SiC MOSFET 具有較高的開關速率，CMTI 可能會出現(xiàn)問題。VCM 的上升/下降會導致較大的電壓瞬變，很容易達到 100 kV/μs，從而導致低壓產(chǎn)生噪聲。驅(qū)動器必須承受高于額定水平的 CMTI 才能有效。

　　還有與電容相關的設計考慮因素。開關節(jié)點電容會增加損耗，柵極電路中的電容和電感組合會降低開關速度(這是使用 SiC 的主要優(yōu)勢)和控制柵極電壓的能力。除了電容挑戰(zhàn)之外，并聯(lián)器件的電容差異會導致不平衡。這些問題可以通過PCB 布局最小化。

　　最后，為 SiC 功率 MOSFET 驅(qū)動器供電的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器應具有雙非穩(wěn)壓輸出或雙電壓軌。具有單輸出電壓的 SiC 驅(qū)動器無法提供可靠關閉 SiC MOSFET 所需的負電壓。雙輸出 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可以提供打開晶體管所需的正電壓和關閉晶體管所需的負電壓。

　　但是如前所述，大多數(shù)雙輸出 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的開啟和關閉電壓并不互補(例如 +12 V 和 -12 V)。為 SiC 驅(qū)動器設計的 DC-DC 的輸出電壓是不對稱的，可以根據(jù)特定的開啟和關閉電壓要求進行選擇(例如 +20 V 和 -5 V)。

　　FST MPRA1C65-S61碳化硅模塊設計

　　FST MPRA1C65-S61 SIC DIODE模塊 可以適用更高的開關頻率，可忽略的反向恢復與開關損耗，大大的提高整機效率，可適當?shù)臏p少散熱器件體積。應用在焊接切割設備，開關電源 充電設備為最佳選擇。

　　不斷發(fā)展的電源技術需要更高效、更高性能的功率晶體管，而 SiC 通常是下一代功率器件的最佳選擇。然而，工程師必須擁有正確的驅(qū)動電壓才能充分利用 SiC 功率 MOSFET 等元件。浮思特科技專注功率器件領域，為客戶提供igbt、IPM模塊等功率器件以及MCU和觸控芯片，是一家擁有核心技術的電子元器件供應商和解決方案商。