在碳化硅（SiC）技術的應用中，許多工程師對SiC的性能評價存在誤解，尤其是關于“單位面積導通電阻（Rsp）”和“高溫漂移”的問題。作為“碳化硅何以英飛凌”的系列文章，本文將繼續(xù)為您揭開這些誤區(qū)的真相（誤區(qū)一見：碳化硅何以英飛凌？—— 溝槽柵技術可靠性真相），并介紹英飛凌如何通過技術創(chuàng)新應對這些挑戰(zhàn)。

常見誤區(qū)2：

“SiC的性能主要看單位面積導通電阻Rsp，電阻越小，產(chǎn)品越好。

與平面柵相比，溝槽柵SiC的電阻在高溫下漂移更大，這是否會影響可靠性”

01

多元化的性能評價更全面

Rsp并非唯一評價標準

雖然Rsp越小，導通損耗越低，但SiC器件的終極目標是長期可靠地實現(xiàn)更高效率的能源轉(zhuǎn)換。因此，除了導通損耗，開關損耗、封裝技術、魯棒性和可靠性同樣重要。

開關損耗的重要性

芯片自身的損耗，主要取決于開關損耗和導通損耗。不同的應用兩種損耗的比例非常不同，在高頻硬開關應用中，開關損耗的占比等同于甚至可能超過導通損耗。英飛凌的第二代SiC技術，不僅在Rsp上領先，開關損耗也是業(yè)界最低的。（見對比圖）

封裝技術的優(yōu)化

英飛凌原創(chuàng)的.XT超級擴散焊技術，取代了傳統(tǒng)焊料層，顯著降低30%的結(jié)殼熱阻，應用中可提升15%的輸出能力。此外，英飛凌模塊的雜散電感設計也得到了優(yōu)化，減少了尖峰電壓的沖擊與震蕩。

魯棒性和可靠性

魯棒性，反應的是極端動態(tài)工況下的性能表現(xiàn)（長期滿載、長期戶外等惡劣環(huán)境），英飛凌的SiC產(chǎn)品已經(jīng)擁有超過十年以上的光伏等戶外場景的長期驗證；

可靠性，是長期工作穩(wěn)定性及使用壽命。英飛凌采用的是更為嚴苛、超越行業(yè)JEDEC標準的可靠性測試標準，再追加上我們篩選柵極氧化層缺陷的高效測試方法，英飛凌的可靠性足得到最大化的保障。

（關于可靠性的深入解讀，請參考“碳化硅何以英飛凌”系列文章一）

02

高溫漂移的真相

溝槽柵SiC的導通電阻在高溫下漂移更大，這是否會影響可靠性？

SiC材料的物理特性：

SiC的導通電阻（Rdson）構成中，有兩個重要的參數(shù)：溝道（Channel）電阻和外延層+JFET（Drift+JFET）電阻。外延層和JFET電阻會隨溫度升高而上升，這是SiC材料的物理特性。

溝槽柵的溫度特性：

溝槽柵的溝道電阻經(jīng)過優(yōu)化，電子就像在高速隧道中行駛，溝道電阻占比更小，因此外延層電阻占比更大，導致Rdson隨溫度升高而上升的現(xiàn)象更顯著。這種正溫度特性并不影響器件的可靠性。

平面柵的溫度特性：

平面柵的水平溝道缺陷率較高，電子在通過時容易被捕獲，但隨著溫度升高，電子的捕獲-釋放過程更加活躍，導致溝道電阻隨溫度上升而下降，補償了外延層電阻的上升。這種溫度漂移不明顯的背后，其實只是兩種電阻溫度特性相互抵消后的表現(xiàn)而已。它恰恰證明了，平面柵的水平溝道缺陷帶給導通性能的影響是客觀存在的，這也會對碳化硅產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)生隱患。

從平面柵廠家的最新發(fā)布數(shù)據(jù)中，平面柵的最新一代技術也在不斷優(yōu)化溝道電阻，優(yōu)化后的平面柵，也被發(fā)現(xiàn)其最新技術的溫度漂移會比上一代更明顯。伴隨更多的碳化硅器件廠家開始轉(zhuǎn)向溝槽柵Trench技術，導通電阻的溫度漂移現(xiàn)象會越來越常見。

理解溫度漂移本身只是理解了參數(shù)現(xiàn)象，最終我們還是要解決客戶的實際使用問題。為了便于客戶設計，英飛凌CoolSiC MOSFET G2的規(guī)格書可以提供高溫下導通電阻的最大值，讓客戶的設計減少不必要的降額設計，從而用足器件的最大出力。

結(jié)論

SiC性能評價原則是多元的，有開關損耗、導通損耗、封裝熱阻/雜感、魯棒性及可靠性等。

高溫漂移現(xiàn)象反映了SiC的物理特性，英飛凌為用戶提供全面完善的設計參數(shù)，便于更高效地用足器件性能。

致力節(jié)能減排，共達零碳未來

“高質(zhì)量就是低成本，低質(zhì)量就是高成本”，這是我近期從國內(nèi)一家大客戶那里學習到的產(chǎn)業(yè)洞察。真正能夠穿越周期的高能效碳化硅技術，底層邏輯離不開值得信賴的高可靠性和高質(zhì)量。高質(zhì)量才是高能效，高性價比離不開高可靠性。

“不是因為希望所以才堅持，而是因為堅持才能看到希望”。英飛凌秉持長期主義，并致力于成為低碳化轉(zhuǎn)型時代的首選零碳技術創(chuàng)新伙伴。為了達到這一目標，英飛凌不斷迭代優(yōu)化產(chǎn)品設計，2024年推出了第二代Gen 2 CoolSiC MOSFET，除了保持英飛凌一貫以來的高可靠性標準，更適應多元化的評價體系，Gen 2的Rdson*A持續(xù)降低，開關損耗進一步優(yōu)化，最高結(jié)溫達到200℃，采用先進的.XT封裝技術，抗短路能力2微秒，綜合性能更上一層樓。接下來我們將會有一系列文章來介紹Gen 2 CoolSiC MOSFET的性能及應用，敬請關注。