SiC MOSFET:一种经济、可靠的大功率解决方案

分享到:

       碳化硅已被证明是高功率和高电压器件的理想材料。然而,设备的可靠性是极其重要的,我们指的不仅是短期的可靠性,而且是长期的可靠性。性能、成本和可制造性也是其他重要因素,但可靠性和耐用性是碳化硅成功的关键。世界各地有30多家公司已经建立了碳化硅技术,作为生产他们的电力设备的基础。此外,几家领先的电源模块和电源逆变器制造商已经为未来硅基产品的路线图奠定了基础。碳化硅(SiC)MOSFET即将彻底取代硅电源开关;该行业正在要求新的驱动和转换解决方案,以应对不断变化的市场。

1

性能和可靠性
       可以通过在SiC电源设备上运行HTGB(高温栅偏压)和HTRB(高温反向偏压)压力测试来评估性能。Littelfuse表现压力测试在1200 v, 80 mΩSiC MOSFET在175°C的温度,与不同价值观的vg和强调设备长达1000小时。结果如图1所示。

2

图1:HTRB和HTGB压力测试结果

       尽管取得了良好的结果,但HTGB+测试(VGS=+25V, T=175°C)的持续时间已延长至5500小时,而HTGB-测试(VGS=- 10v, T=175°C)的持续时间已延长至2700小时。即使在这些情况下,也能观察到最小偏差,从而证实了SiC mosfet在这些条件下的性能和可靠性。


       栅极氧化物是碳化硅场效应晶体管的关键元件,因此其可靠性至关重要。栅极氧化物可靠性的评估分为两个部分。第一部分是基于TDDB(时变介质击穿)测试。根据施加在栅极氧化物上的电场(从6 MV/cm到10 MV/cm),器件的寿命变化很大。图2显示了在不同温度下的测试结果。在第二部分中,一个加速栅氧化层寿命试验进行共同的1200 v, 18 mΩ硅MOSFET。两种测试结果的一致性证实了SiC mosfet是可靠的器件,在T=175°C和VGS=25V时,其预期寿命超过100年。

3

图2:加速栅氧化层寿命测试结果

短路稳定性
       与碳化硅技术相关的另一个重要方面是短路稳定性。为了检查其碳化硅电源装置的短路稳定性,使用专用测试板测试。电路如图3所示,包括1200 V的80mΩSiC MOSFET(DUT),一个仅出于安全原因使用的IGBT(Q1)和三个电容器。结果如图4所示,根据外加栅极电压(12V、15V、18V或20V),短路耐久时间变化很大。

4

图3:短路测试电路

5

图4:不同栅极电压下的短路耐久时间

       在最低栅极电压(12V)下获得最长时间(约15秒)。此外,峰值电流与栅电压密切相关,从20V栅电压下的300 A下降到12V栅电压下的130 A左右。即使碳化硅MOSFET的短路耐受时间比IGTBS短,SiC器件也可以通过集成在栅驱动IC中的desat功能来保护。

      更多SiC内容分享:

       SiC材料的物性和特征

       SiC器件结构和特征

        SiC更多内容

      

继续阅读
SiC IGBT--PET的未来?

SiC SBD和 MOS是目前最为常见的 SiC 基的器件,并且 SiC MOS 正在一些领域和 IGBT争抢份额。我们都知道,IGBT 结合了 MOS 和 BJT 的优点,第三代宽禁带半导体SiC 材料又具有优于传统 Si 的特性,那么为什么见得最多的却是 SiC MOS,SiC IGBT 在哪儿呢?

关于 LLC的常见问题的解答

PWM 的控制器输出电压可调节范围可以做到很宽,只要供电正常,IC 就能做到输出电压范围很宽的电源,这对于做恒流款电源而言具有很大优势; LLC 是 PFM 控制方式的,只能通过更改频率实现输出电压的变化,由增益曲线图可以知道增益变化范围相对很小,要实现宽电压范围的输出特性不好实现,输出电压越低,工作频率越高,从而开关损耗,磁芯损耗都会加剧,因此到了一定程度下只能通过限制 IC 的最高工作频率而通过跳周期方式来降低增益,这样就增加了环路调节的难度,跳周期纹波不好控制,性能也不是最优,因此 LLC 不适合太

ROHM的SiC功率元器件被应用于UAES的电动汽车车载充电器

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)的SiC功率元器件(SiC MOSFET*1)被应用于中国汽车行业一级综合性供应商——联合汽车电子有限公司(United Automotive Electronic Systems Co., Ltd. ,总部位于中国上海市,以下简称“UAES公司”)的电动汽车车载充电器(On Board Charger,以下简称“OBC”)。UAES公司预计将于2020年10月起向汽车制造商供应该款OBC。

读懂模电,走哪都不怕!

你避不开的,模电的那些事儿~

汽车世界2020:引入支持未来移动社会的半导体解决方案

ROHM于2020年1月15日(星期二)至17日(星期五)在东京举行的第12届国际汽车电子技术博览会上展出。这一次,在“汽车创造未来”的主题,介绍罗姆半导体解决方案,支持在不远的将来,将流动的社会,从最新的模拟集成电路,减少车辆系统的负荷发展支持ADAS的产品和自动驾驶以及碳化硅电力设备导致xEV的进化。