Fordele ved Mosfets af siliciumkarbid

MOSFET'er af siliciumkarbid overgår Si-IGBT-transistorer, når det drejer sig om højspændingsapplikationer som intelligente energikøretøjer og industrimaskiner, idet de giver en overlegen effektydelse i forhold til IGBT-transistorer med hensyn til effektydelse, varmeafledning og temperaturområde. Desuden er deres pålidelighed også bedre end IGBT'ernes.

Når der påføres en positiv spænding på p-type siliciumoverfladen ved gaten, tiltrækkes hullerne af det elektriske felt og efterlader et tomt område, der kaldes udtømningszonen.

Højspænding

MOSFET'er af siliciumcarbid har høje spændingsværdier og fungerer fremragende i forskellige elektroniske kredsløbsdesign på grund af deres energibesparende egenskaber og effektive varmeafledningsevne.

De har lavere ON-modstand og arbejder ved højere frekvenser end traditionelle siliciumbaserede power-enheder - ofte flaskehalsen i moderne systemer - hvilket giver betydelige fordele i form af reduceret komponentstørrelse og systemeffektivitet.

SiC-power-enheder har overlegne elektriske parametre sammenlignet med silicium-enheder, herunder lavere RDSon og ydeevne ved driftstemperatur, hvilket gør dem velegnede til krævende anvendelser som traktionsomformere, svejsemaskiner, systemer til vedvarende energi og ladestationer, IT-datacentre samt barske miljøer som svejsekabiner. Deres overlegne pålidelighed og levetid gør dem ekstremt populære blandt ingeniører - alene denne faktor er årsagen til deres stigende popularitet blandt ingeniører.

Høj strømstyrke

MOSFET'er af siliciumkarbid gør det muligt for strømenheder at håndtere høje strømme effektivt, hvilket er afgørende, da det muliggør højere skiftefrekvenser, der reducerer kravene til induktive og kapacitive komponenter i strømkredsdesign.

SiC MOSFET'er fungerer ved at trække strøm mellem deres source- og drain-terminaler, hvilket aktiveres ved at tilføre positiv spænding til deres gates; dette skaber et elektrisk felt, som trækker elektroner fra dens øverste p-region ind i en ledende kanal og placerer den i sin "on"-tilstand. Omvendt vender nul eller negativ spænding denne effekt, hvilket stopper strømmen og placerer enheden tilbage i sin "off"-tilstand.

Da SiC MOSFET'er er unipolære enheder (der kun involverer elektroner, der flyder gennem n-type halvlederområder for at skabe strøm), kan de tændes ved relativt lave drain-source-spændinger med meget lidt on-state-modstand, hvilket resulterer i hurtigere skiftetid.

Lav tændingsmodstand

Mosfets af siliciumcarbid er designet til brug i barske miljøer og er en fremragende tilføjelse til traktionsomformere, motordrev, solenergi og nødstrømsanlæg. Deres højere effektivitet sammenlignet med siliciumenheder giver mulighed for mindre systemer med et mindre fodaftryk, samtidig med at de giver større effekt end mere kraftfulde siliciumenheder alene.

SiC MOSFET'er kan nå meget højere blokeringsspændinger end IGBT'er (op til 1200V), men deres drain-to-source (VDS) signal skal styres omhyggeligt på high side switches for at undgå en overspænding, der kan føre til betydelig Joule-opvarmning og beskadigelse af deres enhed. Derfor er nøjagtige valideringsmålinger ved hjælp af et oscilloskop med nøjagtige prober og dødtider nødvendige for korrekt styring.

Tektronix leverer en række værktøjer til validering af ydelsen af effekthalvledere, herunder MOSFET'er. Udforsk mere med vores nye applikationsnote - Effektiv måling af MOSFET-signaler i SiC Power Electronics

Lav lækage

MOSFET'er af siliciumkarbid har lavere lækstrøm end deres modstykker af silicium, hvilket muliggør hurtigere skiftehastigheder og minimerer det samlede energitab i elsystemer.

SiC MOSFET'er er mere modstandsdygtige over for termisk runaway end standard silicium power MOSFET'er og IGBT'er, så de kan fungere effektivt selv under varmere omgivelsestemperaturer uden yderligere kølekomponenter. Det gør SiC MOSFET'er særligt velegnede til industri- og bilapplikationer, hvor præcis objektpositionering eller værktøjsarmbevægelse kræver høj servomotorstyring for nøjagtig positionering eller bevægelse.

GeneSiC's tredje generation af MOSFET'er i siliciumcarbid (SiC) kan prale af avancerede indkapslinger og nøgne matricer, der giver vurderinger fra 650 V til 6,5 kV, hvilket gør dem velegnede til hårde og resonante switching-topologier, der driver IGBT'er effektivt og fører til betydelig vægt- og størrelsesreduktion.