Преимущества карбидокремниевых мосфетов

MOSFET на основе карбида кремния превосходят кремниевые IGBT-транзисторы в условиях высоковольтных применений, таких как «умные» энергетические транспортные средства и промышленное оборудование, демонстрируя более высокие показатели по мощности, теплоотводу и диапазону рабочих температур по сравнению с IGBT-транзисторами. Кроме того, их надежность также превосходит надежность IGBT-транзисторов.

При подаче напряжения на затвор, когда на поверхность кремния p-типа подается положительное напряжение, дырки отталкиваются под действием его электрического поля и оставляют после себя пустую область, называемую зоной истощения.

Высокое напряжение

MOSFET на основе карбида кремния отличаются высокими номинальными напряжениями и демонстрируют исключительную эффективность в различных электронных схемах благодаря своим энергосберегающим свойствам и высокой эффективности отвода тепла.

Они отличаются более низким сопротивлением в включенном состоянии и работают на более высоких частотах, чем традиционные силовые устройства на кремниевой основе — которые зачастую являются «узким местом» современных систем, — что обеспечивает значительные преимущества с точки зрения уменьшения размеров компонентов и повышения эффективности систем.

Силовые устройства на основе SiC обладают превосходными электрическими характеристиками по сравнению с кремниевыми устройствами, в том числе более низким сопротивлением RDSon и улучшенными эксплуатационными характеристиками при высоких температурах, что делает их пригодными для использования в сложных условиях эксплуатации, таких как тяговые инверторы, сварочные аппараты, системы возобновляемой энергетики и зарядные станции, ИТ-центры обработки данных, а также в суровых условиях, например, в сварочных камерах. Их превосходная надёжность и длительный срок службы делают их чрезвычайно популярными среди инженеров — уже один этот фактор объясняет их растущую популярность среди инженеров.

Высокий ток

MOSFET на основе карбида кремния позволяют силовым устройствам эффективно работать с высокими токами, что имеет решающее значение, поскольку обеспечивает более высокие частоты переключения, что, в свою очередь, снижает требования к индуктивным и емкостным компонентам при проектировании силовых цепей.

MOSFET на основе SiC работают за счёт прохождения тока между выводами “исток” и “сток”, что становится возможным при подаче положительного напряжения на затвор; это создаёт электрическое поле, которое притягивает электроны из верхней p-области в проводящий канал, переводя устройство в состояние «включено». И наоборот, приложение нулевого или отрицательного напряжения обращает этот эффект вспять, останавливая протекание тока и возвращая устройство в состояние «выключено».

Поскольку MOSFET на основе SiC являются униполярными устройствами (в которых для протекания тока задействованы только электроны, движущиеся через области полупроводника n-типа), их можно включать при относительно низких напряжениях «сток-исток» с очень малым сопротивлением в включенном состоянии, что обеспечивает более короткие времена переключения.

Низкое сопротивление в включенном состоянии

МОСФЕТы на основе карбида кремния предназначены для эксплуатации в суровых условиях и являются отличным дополнением к тяговым инверторам, приводам двигателей, солнечным энергетическим системам и системам резервного питания. Их более высокий КПД по сравнению с кремниевыми устройствами позволяет создавать более компактные системы с меньшей занимаемой площадью, обеспечивая при этом большую мощность, чем более мощные кремниевые устройства, используемые отдельно.

MOSFET на основе SiC могут выдерживать гораздо более высокие напряжения блокировки, чем IGBT (до 1200 В), однако в случае «high-side»-переключателей необходимо тщательно контролировать напряжение «дрена-исток» (VDS), чтобы избежать перенапряжения, которое может привести к значительному джоулевому нагреву и повреждению устройства. Поэтому для правильного управления требуются точные контрольные измерения с использованием осциллографа с точными пробниками и учетом мертвого времени.

Компания Tektronix предлагает широкий спектр инструментов для проверки рабочих характеристик силовых полупроводников, в том числе МОП-транзисторов. Узнайте больше из нашей новой рекомендации по применению — «Эффективное измерение сигналов МОП-транзисторов в силовой электронике на основе SiC».

Низкий уровень утечки

MOSFET на основе карбида кремния отличаются более низким током утечки по сравнению с их кремниевыми аналогами, что обеспечивает более высокую скорость переключения и сводит к минимуму общие потери энергии в энергетических системах.

MOSFET на основе SiC обладают большей устойчивостью к тепловому разгону, чем стандартные кремниевые силовые MOSFET и IGBT, что позволяет им эффективно работать даже при более высоких температурах окружающей среды без дополнительных охлаждающих компонентов. Благодаря этому MOSFET на основе SiC особенно подходят для применения в промышленности и автомобилестроении, где точное позиционирование объектов или перемещение манипулятора требуют высокоточного управления сервомотором для обеспечения точности позиционирования или движения.

Ассортимент MOSFET на основе карбида кремния (SiC) MOSFET компании GeneSiC отличается передовыми корпусами и голыми кристаллами, предлагая номинальные напряжения от 650 В до 6,5 кВ, что делает их пригодными для жестких и резонансных схем переключения, обеспечивая эффективное управление IGBT и позволяя значительно снизить вес и размеры.