圖1:UnitedSiC的SIC JFET和SIC共源共柵結構的FET

 

對于需要常閉設備的電力電子應用，我們開(kāi)發(fā)了一種共源共柵結構的SiC，見(jiàn)圖1。在共源共柵結構中，功率MOSFET堆疊在JFET的頂部，并封裝在一起以獲得非常低的熱阻。MOSFET具有+/-20 V柵極額定值，具有ESD保護，并且具有5 V閾值，使其成為12V柵極驅動(dòng)應用的理想選擇。

 

我們開(kāi)發(fā)的650伏-1200伏碳化硅器件有許多潛在的應用領(lǐng)域，從汽車(chē)到可再生能源。見(jiàn)圖2。

 

圖2：主要應用領(lǐng)域和SiC場(chǎng)效應晶體管的好處

 

功率轉換、電路保護和電機驅動(dòng)都是功率場(chǎng)效應晶體管的常用案例。所提到的許多應用的一個(gè)共同特點(diǎn)是，柵極驅動(dòng)特性與其他一些器件（如mosfet和igbt）兼容，使得它們易于在現有的開(kāi)發(fā)中進(jìn)行設計。sic jfet比sic mosfet在長(cháng)時(shí)間和重復的短路循環(huán)方面更為穩定，所使用的燒結工藝技術(shù)實(shí)現了較低的熱阻，這對于某些液冷設計（如汽車(chē)）非常有利。

 

對于可再生能源設備，如太陽(yáng)能逆變器和儲能設備，我們的碳化硅器件具有極低的RDS（on）特性，可將散熱量保持在最低水平。從電路保護的角度來(lái)看，低RDS（on）也使得sic jfet的使用與低接觸電阻繼電器和接觸器具有很強的競爭力。

 

我們的SiC FET，即使在MOSFET共源共柵結構中，也提供了業(yè)界最低的RDS（on）規格，如圖3所示。650V的器件只有7MΩ，而1200V的器件只有9MΩ。

 

圖3:RDS最低的UnitedSiC SiC設備的行業(yè)比較

 

由于RDS（on）隨溫度穩定增加，我們的SiC FET器件很容易并聯(lián)，但是溫度的增加比同類(lèi)硅器件低得多。例如，在圖4（左圖）中，7 mW 650 V部件RDS（on）在150°C時(shí)仍低于10 mΩ。

 

圖4：接通電阻和溫度的比較

 

UnitedSiC FET系列可以并聯(lián)在一起，安裝在一個(gè)液冷散熱器上，并以更高的頻率驅動(dòng)，所有這些對于過(guò)去選擇IGBT的各種電力電子應用都是有價(jià)值的規范參數。此外，我們的碳化硅器件不顯示膝電壓，集成了一個(gè)優(yōu)異的體二極管，并足夠穩定。在沒(méi)有膝電壓的情況下，即使在中等負載下，器件也能以非常高的效率工作。

 

使用共源共柵技術(shù)安排，我們已經(jīng)能夠將大多數封裝尺寸中電阻最低的場(chǎng)效應晶體管推向市場(chǎng)。例如，我們的UF3SC06503D8S和xx40D8S SiC FET采用DFN8x8封裝，25°C下的RDS（on）分別為34 mΩ和45 mΩ。即使在高溫下，電阻也不會(huì )顯著(zhù)增加，與其他有競爭力的硅和氮化鎵器件相比，電阻提高了2到3倍。另外，兩種器件的電容值都相對較低，這進(jìn)一步有助于功率轉換電路的設計。

 

通常使用jfet可以簡(jiǎn)化反激變換器的設計。我們的緊湊型、極低導通電阻的650 V至1700 V JFET，可用于啟動(dòng)反激電路-見(jiàn)圖5。開(kāi)始時(shí)，電流流過(guò)一次繞組、JFET Q2、二極管D2和電阻器R1，為電容器C1充電，后者為控制IC提供電源。一旦C1上的電壓超過(guò)控制IC的欠壓鎖定，連接到控制IC的MOSFET Q1就開(kāi)始切換。

 

 

圖5:MOSFET、反激變換器IC和JFET的創(chuàng )新封裝，以生產(chǎn)復雜的高性能轉換器

 

通過(guò)將控制IC和MOSFET Q1封裝到單個(gè)IC中，然后將JFET Q1與之共同封裝，可產(chǎn)生緊湊、高性能、經(jīng)濟高效的反激解決方案。進(jìn)一步縮小變頻器的體積，使變頻器的物理尺寸進(jìn)一步減小。這種設計方法可以使用1700伏JFET在額定400v母線(xiàn)電壓下工作，最高可達1000v。從智能手機充電器到工業(yè)電源，各種電源設計都可以用這種方式設計。

 

 

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