Výhody kremíkovo-karbidových mosfetov

Tranzistory MOSFET z karbidu kremíka prekonávajú tranzistory Si IGBT, pokiaľ ide o vysokonapäťové aplikácie, ako sú inteligentné energetické vozidlá a priemyselné stroje, a v porovnaní s tranzistormi IGBT ponúkajú lepší výkon z hľadiska výkonu, rozptylu tepla a teplotného rozsahu. Okrem toho ich spoľahlivosť prevyšuje aj spoľahlivosť tranzistorov IGBT.

Keď sa na hradlo aplikuje kladné napätie na povrch kremíka typu p, diery sú priťahované jeho elektrickým poľom a zanechávajú za sebou prázdnu oblasť nazývanú deplečná zóna.

Vysoké napätie

Karbid kremíka MOSFET sa vyznačujú vysokým menovitým napätím a vďaka svojim energeticky úsporným vlastnostiam a efektívnym schopnostiam odvádzať teplo dosahujú výnimočné výsledky v rôznych elektronických obvodoch.

Vyznačujú sa nižším odporom zapnutia a pracujú pri vyšších frekvenciách ako tradičné výkonové zariadenia na báze kremíka, ktoré sú často úzkym hrdlom moderných systémov, čo prináša významné výhody z hľadiska menšej veľkosti komponentov a účinnosti systému.

Napájacie zariadenia SiC sa môžu pochváliť lepšími elektrickými parametrami v porovnaní s kremíkovými zariadeniami vrátane nižšej hodnoty RDSon a prevádzkovej teploty, vďaka čomu sú vhodné pre náročné aplikácie, ako sú trakčné meniče, zváracie stroje, systémy obnoviteľných zdrojov energie a nabíjacie stanice, dátové centrá IT, ako aj robustné prostredia, napríklad zváracie kabíny. Vďaka ich vynikajúcej spoľahlivosti a životnosti sú medzi inžiniermi mimoriadne obľúbené - už len tento faktor je dôvodom ich rastúcej popularity medzi inžiniermi.

Vysoký prúd

MOSFETy z karbidu kremíka umožňujú výkonovým zariadeniam efektívne spracovávať vysoké prúdy, čo je veľmi dôležité, pretože to umožňuje vyššie spínacie frekvencie, ktoré znižujú požiadavky na indukčné a kapacitné komponenty pri návrhu výkonových obvodov.

SiC MOSFETy fungujú tak, že medzi ich zdrojovými a odtokovými svorkami tečie prúd, ktorý sa aktivuje privedením kladného napätia na ich brány; tým sa vytvorí elektrické pole, ktoré priťahuje elektróny z hornej p-oblasti do vodivého kanála, čím sa uvedie do zapnutého stavu. Naopak, priložením nulového alebo záporného napätia sa tento účinok obráti, čím sa zastaví tok prúdu a zariadenie sa vráti do vypnutého stavu.

Keďže SiC MOSFETy sú unipolárne zariadenia (prúd tečie len elektrónmi cez polovodičové oblasti typu n), možno ich zapínať pri relatívne nízkych napätiach drenáž - zdroj s veľmi malým odporom v zapnutom stave, čo vedie k rýchlejším časom spínania.

Nízky odpor pri zapnutí

Mosfety z karbidu kremíka sú určené na použitie v náročných podmienkach a sú vynikajúcim doplnkom trakčných meničov, motorových pohonov, solárnych a záložných napájacích systémov. Ich vyššia účinnosť v porovnaní s kremíkovými zariadeniami umožňuje vytvárať menšie systémy v rámci menších rozmerov a zároveň ponúka väčší výkon ako samotné výkonnejšie kremíkové zariadenia.

SiC MOSFETy môžu dosahovať oveľa vyššie blokovacie napätia ako IGBT (až 1200 V), avšak ich signál odtoku k zdroju (VDS) sa musí na vysokých stranách spínačov starostlivo riadiť, aby sa zabránilo prepätiu, ktoré by mohlo viesť k výraznému Joulovmu ohrevu a poškodeniu ich zariadenia. Preto sú na správne riadenie potrebné presné overovacie merania pomocou osciloskopu s presnými sondami a mŕtvymi časmi.

Spoločnosť Tektronix poskytuje celý rad nástrojov na overovanie výkonnosti výkonových polovodičov vrátane MOSFET. Viac informácií nájdete v našej novej aplikačnej poznámke - Efektívne meranie signálov MOSFET v SiC výkonovej elektronike

Nízky únik

MOSFETy z karbidu kremíka sa vyznačujú nižším zvodovým prúdom ako ich kremíkové náprotivky, čo umožňuje vyššiu rýchlosť spínania a minimalizuje celkové energetické straty v napájacích systémoch.

SiC MOSFETy sú odolnejšie voči tepelnému úniku ako štandardné kremíkové výkonové MOSFETy a IGBT, čo im umožňuje efektívne fungovať aj pri vyšších teplotách okolia bez dodatočných chladiacich komponentov. Vďaka tomu sú SiC MOSFETy obzvlášť vhodné pre priemyselné a automobilové aplikácie, kde si presné polohovanie objektov alebo pohyb ramien nástrojov vyžaduje vysoké riadenie servomotorov na presné polohovanie alebo pohyb.

Tretia generácia MOSFETov z karbidu kremíka (SiC) spoločnosti GeneSiC sa môže pochváliť najmodernejšími obalmi a holými dierami, ktoré ponúkajú menovité napätie od 650 V do 6,5 kV, vďaka čomu sú vhodné pre tvrdé a rezonančné spínacie topológie, efektívne riadia IGBT a vedú k výraznému zníženiu hmotnosti a veľkosti.