Prednosti silicijevega karbida

Tranzistorji MOSFET iz silicijevega karbida prekašajo tranzistorje Si IGBT, ko gre za visokonapetostne aplikacije, kot so vozila s pametno energijo in industrijski stroji, ter v primerjavi s tranzistorji IGBT ponujajo boljšo zmogljivost glede moči, odvajanja toplote in temperaturnega območja. Poleg tega njihova zanesljivost presega zanesljivost tranzistorjev IGBT.

Ko na vrata priključimo pozitivno napetost na površino silicija tipa p, električno polje privlači luknje in za seboj pusti prazno območje, ki se imenuje območje izčrpavanja.

Visoka napetost

MOSFET-i iz silicijevega karbida imajo visoke nazivne napetosti in se zaradi varčevanja z energijo in učinkovitega odvajanja toplote odlično obnesejo v različnih zasnovah elektronskih vezij.

Imajo manjšo upornost pri vklopu in delujejo pri višjih frekvencah kot tradicionalne napajalne naprave na osnovi silicija, ki so pogosto ozko grlo sodobnih sistemov, kar zagotavlja pomembne prednosti v smislu manjše velikosti komponent in učinkovitosti sistema.

Napajalne naprave SiC imajo v primerjavi s silicijevimi napravami boljše električne parametre, vključno z nižjim RDSon in delovno temperaturo, zato so primerne za zahtevne aplikacije, kot so vlečni pretvorniki, varilni stroji, sistemi obnovljivih virov energije in polnilne postaje, podatkovni centri IT ter robustna okolja, kot so varilne kabine. Zaradi svoje izjemne zanesljivosti in življenjske dobe so izjemno priljubljeni med inženirji - samo ta dejavnik je razlog za njihovo vse večjo priljubljenost med inženirji.

Visok tok

MOSFET-i iz silicijevega karbida omogočajo učinkovit prenos visokih tokov, kar je ključnega pomena, saj to omogoča višje preklopne frekvence, ki zmanjšujejo zahteve po induktivnih in kapacitivnih komponentah pri načrtovanju napajalnih vezij.

SiC MOSFET-i delujejo tako, da med izvornimi in odvodnimi sponkami teče tok, kar se omogoči z uporabo pozitivne napetosti na vratih; to ustvari električno polje, ki pritegne elektrone iz zgornje p-območja v prevodni kanal in ga prestavi v stanje "vklopljeno". Nasprotno pa uporaba ničelne ali negativne napetosti obrne ta učinek, ustavi pretok toka in vrne napravo v stanje "izklopljeno".

Ker so SiC MOSFET-i unipolarne naprave (tok teče samo skozi polprevodniške regije tipa n), jih je mogoče vklopiti pri razmeroma nizkih napetostih drena in vira z zelo majhnim uporom v stanju vklopa, kar omogoča krajše čase preklopa.

Nizka vklopna upornost

Silicijevi karbidni mosfete so zasnovani za uporabo v zahtevnih okoljih in so odličen dodatek za pogonske pretvornike, motorne pogone, sisteme za sončno energijo in rezervno napajanje. Njihova večja učinkovitost v primerjavi s silicijevimi napravami omogoča izdelavo manjših sistemov v okviru manjšega odtisa, hkrati pa ponujajo večjo moč kot same zmogljivejše silicijeve naprave.

SiC MOSFET-i lahko dosežejo veliko višje blokirne napetosti kot IGBT-ji (do 1200 V), vendar je treba njihov signal odtoka do vira (VDS) skrbno upravljati na stikalih na visoki strani, da bi se izognili prenapetosti, ki bi lahko povzročila znatno Joulovo segrevanje in poškodbo naprave. Zato so za pravilno upravljanje potrebne natančne validacijske meritve z osciloskopom z natančnimi sondami in mrtvimi časi.

Tektronix ponuja vrsto orodij za preverjanje delovanja močnostnih polprevodnikov, vključno z MOSFET-i. Več informacij najdete v našem novem priročniku - Učinkovito merjenje signalov MOSFET v močnostni elektroniki SiC

Nizka stopnja uhajanja

MOSFET-i iz silicijevega karbida imajo manjši uhajalni tok kot njihovi silicijevi kolegi, kar omogoča hitrejše preklapljanje in zmanjšuje skupne izgube energije v energetskih sistemih.

MOSFET-i SiC so odpornejši proti toplotnemu begu kot standardni silicijevi močnostni MOSFET-i in IGBT-ji, kar jim omogoča učinkovito delovanje tudi pri višjih temperaturah okolice brez dodatnih hladilnih komponent. Zaradi tega so SiC MOSFET-i še posebej primerni za industrijske in avtomobilske aplikacije, kjer je za natančno pozicioniranje predmetov ali premikanje roke orodja potreben visok nadzor servo motorja za natančno pozicioniranje ali premikanje.

Tretja generacija silicijevega karbida (SiC) MOSFET družbe GeneSiC se ponaša z najsodobnejšimi paketi in golimi matricami, ki ponujajo nazivne vrednosti od 650 V do 6,5 kV, zaradi česar so primerni za trde in resonančne topologije preklopa, učinkovito poganjajo IGBT ter omogočajo znatno zmanjšanje teže in velikosti.