关于对碳化硅误解的描述

模拟技术

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描述

碳化硅(SiC)作为一种宽禁带半导体,比硅(Si)具有更多的优势,但由于是种新技术,对其的了解不全面导致有关它的误解仍有很多。

有人认为:明明碳化硅的优势很多,但一直推广不利,而造成其的原因之一就是解决方案成本太高。

碳化硅晶圆是晶体通过切割,粗磨,精磨,粗抛,精抛等工艺加工成型的单晶晶圆。由于其硬度和脆性,需要投入更多的能量、更高的温度和更多的精力来加工和结晶。因此,生产碳化硅晶圆的成本是同等级硅晶圆成本的3倍。

但如果考虑的是整个系统的成本或总拥有成本,就另当别论了。举个例子:如果使用碳化硅开关,虽然单个器件的成本高于相应的硅基器件,但却可以将电容值和电感值降低75%,从而抵消开关器件的成本增加。

可以得出的结论是:Sic解决方案的总BOM成本已经达到可以低于硅基方案的水平,并且具有显著的应用和性能优势。

有人认为:SiC栅极驱动器设计复杂,必须使用负电压关断。

对于这个误解可能是由于早期对Sic的了解不够透彻,许多人想用硅MOSFET/IGBT栅极驱动器来驱动SiC MOSFET,才会有这样的误解。

由于SiC MOSFET本身栅极开启电压较低,在实际系统中容易因电路串扰而发生误导通,因此许多SiC供应商通常都建议使用负栅极偏置电压来关断它。然而,这并不是一个严格的要求。实际上,有许多成功的SiC设计都没有用到负栅极电压。

栅极驱动器用于导通和关断功率器件。为此,栅极驱动器对功率器件的栅极充电,使其达到最终的导通电压 VGS(ON),或者驱动电路使栅极放电到最终的关断电压 VGS(OFF)。为了实现两个栅极电压电平之间的转换,栅极驱动器、栅极电阻和功率器件之间的环路中会产生一些功耗。

对于高功率应用,当今使用的最佳器件是碳化硅 (SiC) MOSFET,快速导通/关断这种功率开关需要更高的驱动电流。栅极驱动器不仅适用于 MOSFET,而且适用于宽禁带中目前只有少数人知道的新型器件,如碳化硅 (SiC) FET 和氮化镓 (GaN) FET。

此外,如今市场上也已经有许多专用SiC驱动器,它们都提供了负栅极驱动,以及去饱和、过流保护和过温保护等保护功能,用起来非常方便。因此,如果选择合适的驱动器,驱动SiC并不比硅MOSFET更困难。

编辑:黄飞

 

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