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為什么“負(fù)壓夠深”是解決SiC MOSFET串?dāng)_問題的最有力措施

楊茜 ? 來源:jf_33411244 ? 作者:jf_33411244 ? 2025-11-17 11:57 ? 次閱讀
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為什么“負(fù)壓夠深”是解決SiC MOSFET串?dāng)_問題的最有力措施:結(jié)合基本半導(dǎo)體(BASIC Semiconductor)器件的深度分析

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傾佳電子(Changer Tech)是一家專注于功率半導(dǎo)體和新能源汽車連接器的分銷商。主要服務(wù)于中國工業(yè)電源、電力電子設(shè)備和新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈。傾佳電子聚焦于新能源、交通電動化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型三大方向,并提供包括IGBT、SiC MOSFET、GaN等功率半導(dǎo)體器件以及新能源汽車連接器。

?傾佳電子楊茜致力于推動國產(chǎn)SiC碳化硅模塊在電力電子應(yīng)用中全面取代進(jìn)口IGBT模塊,助力電力電子行業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級!

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個必然,勇立功率半導(dǎo)體器件變革潮頭:

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊和IPM模塊的必然趨勢!
傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管和大于650V的高壓硅MOSFET的必然趨勢!
傾佳電子楊茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結(jié)MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢!

摘要

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碳化硅(SiC)MOSFET以其極高的開關(guān)速度(高 dV/dt 和 dI/dt)正在引領(lǐng)電力電子的性能革命,但這亦是其應(yīng)用穩(wěn)定性的核心挑戰(zhàn)。高速開關(guān)在半橋拓?fù)渲胁豢杀苊獾貢T發(fā)寄生導(dǎo)通(Crosstalk),導(dǎo)致橋臂直通,從而顯著增加損耗、威脅系統(tǒng)可靠性。傾佳電子旨在從物理機制、器件特性和系統(tǒng)設(shè)計等多維度,深度論證為何施加“足夠深的柵極負(fù)壓”是解決SiC MOSFET串?dāng)_問題的最直接、最有效且對開關(guān)性能影響最小的“最有力措施”。

傾佳電子通過物理建模和數(shù)據(jù)分析證明,相比于犧牲開關(guān)速度的無源方案或存在反應(yīng)延遲的米勒鉗位方案,負(fù)壓關(guān)斷通過主動、線性地提升串?dāng)_免疫裕量,從根本上解決了高 dV/dt 下的穩(wěn)定性問題,且保證了器件全溫度范圍內(nèi)的魯棒性。

最后,傾佳電子將結(jié)合基本半導(dǎo)體(BASiC Semiconductor)的三款代表性SiC MOSFET產(chǎn)品(B3M010C075Z, B3M013C120Z, B3M020140ZL)的數(shù)據(jù)手冊進(jìn)行深度分析。分析表明,基本半導(dǎo)體在其器件設(shè)計(如低 Crss?)、封裝技術(shù)(如4引腳開爾文源)以及驅(qū)動建議(如推薦-5V關(guān)斷電壓 VGSop? 和-10V極限電壓 VGSmax?)中,系統(tǒng)性地貫徹了負(fù)壓關(guān)斷的設(shè)計哲學(xué),為實現(xiàn)高速、高效、高可靠性的SiC電力電子變換器提供了堅實基礎(chǔ)。

1. 引言:SiC MOSFET的“速度與穩(wěn)定”悖論

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碳化硅(SiC)材料的引入,為功率器件帶來了相較于傳統(tǒng)硅(Si)IGBT和MOSFET的革命性飛躍。SiC MOSFET憑借其高擊穿場強、高熱導(dǎo)率和高電子飽和速率,實現(xiàn)了極低的導(dǎo)通電阻 RDS(on)? 和開關(guān)損耗,使其能夠在極高的開關(guān)頻率下運行 。這使得采用SiC器件的電力電子變換器(如電動汽車車載充電機、光伏逆變器和電機驅(qū)動)能夠大幅縮小磁性元件和電容器的體積,顯著提高系統(tǒng)的功率密度和效率。

然而,SiC MOSFET的這一核心優(yōu)勢——即納秒(ns)級的開關(guān)瞬態(tài)——也帶來了一個嚴(yán)峻的工程挑戰(zhàn),即“串?dāng)_”(Crosstalk),也稱為寄生導(dǎo)通(Parasitic Turn-On, PTO)。

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在電力電子最常用的半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中(包含上管S1和下管S2),串?dāng)_現(xiàn)象尤為突出。當(dāng)一個MOSFET(例如S1,主動管)高速開通時,其極高的電壓變化率(dV/dt)會通過寄生電容,在另一個本應(yīng)保持關(guān)斷的MOSFET(例如S2,對管)的柵極上感應(yīng)出電壓尖峰 。如果該尖峰足以觸發(fā)S2的柵極閾值,S2將發(fā)生誤導(dǎo)通。

這種誤導(dǎo)通會導(dǎo)致上下橋臂在瞬時形成短路,即“橋臂直通”(Shoot-through或Crow-bar current)。這不僅會急劇增加開關(guān)損耗、降低系統(tǒng)效率,更會使器件承受極大的瞬時熱應(yīng)力,在嚴(yán)重情況下可導(dǎo)致器件熱失效,即俗稱的“炸機”。

因此,電力電子設(shè)計者面臨一個核心的“速度與穩(wěn)定”悖論:SiC器件的優(yōu)勢(高 dV/dt)恰恰是導(dǎo)致串?dāng)_(PTO)的直接原因 1。一個理想的串?dāng)_抑制措施,必須在不顯著犧牲(或根本不犧牲)SiC高速開關(guān)性能的前提下,確保其關(guān)斷穩(wěn)定性。任何以大幅降低 dV/dt 為代價的解決方案,本質(zhì)上都違背了選用SiC器件的初衷。

2. 串?dāng)_的物理機制:dV/dt 誘發(fā)的米勒效應(yīng)

要理解串?dāng)_,必須深入分析半橋拓?fù)渲械碾姾陕窂胶图纳鷧?shù)。

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2.1 半橋拓?fù)渲械碾姾陕窂?/p>

以半橋電路為例,假設(shè)下管S2處于關(guān)斷狀態(tài)(柵極被驅(qū)動器拉至關(guān)斷電平),上管S1開始執(zhí)行開通動作。在S1開通的瞬間,S2的漏極(Drain)電位(即S1的源極電位)將發(fā)生劇變,其漏源電壓 VDS? 會以極高的速率(即 dV/dt)從接近0V(或體二極管壓降)快速上升至直流母線電壓(例如800V)。在SiC MOSFET應(yīng)用中,這個 dV/dt 值可輕易超過50 V/ns,甚至100 V/ns 。

2.2 米勒電容 (Crss?/Cgd?) 的關(guān)鍵角色

MOSFET器件內(nèi)部存在三個主要的寄生電容:柵源電容 Cgs?、柵漏電容 Cgd? 和漏源電容 Cds?。在串?dāng)_機制中,扮演關(guān)鍵角色的是柵漏電容 Cgd?,它在器件數(shù)據(jù)手冊中通常被定義為反向傳輸電容 Crss? (例如,基本半導(dǎo)體的B3M010C075Z的典型 Crss? 為19 pF )。

當(dāng)S2的 VDS? 經(jīng)歷快速上升(高 dV/dt)時,一股位移電流(Displacement Current),即米勒電流 Imiller?,將通過米勒電容 Crss? 被“注入”到S2的柵極節(jié)點。

該電流的大小嚴(yán)格遵循電容的物理定義:

Imiller?=Crss?×dtdVDS??

由于 Crss? 本身是 VDS? 的非線性函數(shù)(VDS? 越高,Crss? 越?。?,在 VDS? 較低時 Crss? 值最大,因此在 dV/dt 瞬態(tài)的起始階段 Imiller? 尤其顯著。

2.3 寄生導(dǎo)通的判定

這股米勒電流 Imiller? 從S2的漏極“灌入”柵極后,必須通過柵極驅(qū)動回路流向源極。這個回路主要由柵極驅(qū)動器的輸出阻抗、外部柵極電阻 RG(ext)?、器件內(nèi)部柵極電阻 RG(int)? 以及柵源電容 Cgs? 構(gòu)成 。

Imiller? 在流經(jīng)柵極回路阻抗(主要是 Rg?=RG(ext)?+RG(int)?)時,會產(chǎn)生一個正向的電壓尖峰 VGS_spike?。同時,Imiller? 也會對 Cgs? 充電。這個過程可以通過一個簡化的分壓模型來理解, VGS_spike? 的峰值取決于 Crss? 和 Cgs? 的比值以及 Rg? 的大小 。

寄生導(dǎo)通的判定條件非常明確: 如果 VGS_spike? 的峰值電壓超過了該器件的柵極閾值電壓 VGS(th)?,S2的溝道將瞬間開啟,發(fā)生寄生導(dǎo)通 。

3. 核心指標(biāo):量化串?dāng)_“免疫裕量” (Immunity Margin)

為了評估器件抵抗串?dāng)_的能力,我們必須引入一個關(guān)鍵的量化指標(biāo)——“串?dāng)_免疫裕量”(Immunity Margin)。

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3.1 定義免疫裕量

免疫裕量,是指 VGS_spike? 需要克服的電壓“門檻”,即關(guān)斷狀態(tài)下的柵極電壓 VGS_off? 與柵極閾值電壓 VGS(th)? 之間的差值。

Margin=VGS(th)??VGS_off?

情景一:0V 關(guān)斷。

在許多傳統(tǒng)Si MOSFET或IGBT驅(qū)動中,關(guān)斷電壓 VGS_off?=0V。此時:

Margin=VGS(th)?

情景二:負(fù)壓關(guān)斷。

如果使用負(fù)壓關(guān)斷,例如 VGS_off?=?5V。此時:

Margin=VGS(th)??(?5V)=VGS(th)?+5V

因此,一個更通用的表達(dá)式是:Margin=∣VGS_off?∣+VGS(th)?。

3.2 0V 關(guān)斷的固有缺陷:熱不穩(wěn)定性

從上述公式看,0V關(guān)斷策略似乎是可行的,只要 VGS_spike? 保持在 VGS(th)? 以下。然而,這種策略在SiC應(yīng)用中存在一個致命的、且常被忽視的缺陷:熱不穩(wěn)定性。

0V關(guān)斷的裕量完全依賴于 VGS(th)?。而MOSFET的 VGS(th)? 具有顯著的負(fù)溫度系數(shù),這是其固有的半導(dǎo)體物理特性。

我們查閱基本半導(dǎo)體的器件數(shù)據(jù)手冊可以清晰地看到這一點:

B3M010C075Z (750V): VGS(th)? 典型值在 25°C 時為 2.7 V,在 175°C 時下降至 1.9 V 。

B3M013C120Z (1200V): VGS(th)? 典型值在 25°C 時為 2.7 V,在 175°C 時的最小值僅為 1.9 V 。

B3M020140ZL (1400V): 數(shù)據(jù)與1200V器件相同,典型值 2.7 V (25°C),最小值 1.9 V (175°C) 。

這意味著,當(dāng)SiC MOSFET在高功率密度下運行、結(jié)溫(TJ?)飆升至175°C時,其 VGS(th)? 相比室溫下降了近 30%。對于0V關(guān)斷策略,這等同于其串?dāng)_免疫裕量在最需要穩(wěn)定性的高溫工況下,自動減少了30%。

這種裕量隨溫度升高而惡化的特性,使得0V關(guān)斷策略在高溫、高功率密度的SiC應(yīng)用中,成為一個重大的設(shè)計隱患和可靠性短板。

4. 串?dāng)_抑制措施的對比分析:為何負(fù)壓“最有力”?

目前業(yè)界存在多種串?dāng)_抑制措施,但通過對“速度與穩(wěn)定”悖論的分析,我們可以清晰地看到為何負(fù)壓關(guān)斷是“最有力”的。

4.1 方案一:無源方案(犧牲性能)

增加?xùn)艠O電阻 Rg?: 增加 Rg? 值可以有效抑制 VGS_spike?。一方面,它減慢了主動管(S1)的開通速度,從源頭上降低了 dV/dt;另一方面,它增加了S2柵極回路的RC常數(shù) 。但其致命缺點是:顯著增加了開關(guān)損耗(Eon? 和 Eoff?),并降低了開關(guān)速度,完全違背了使用SiC的初衷 。

增加外部柵源電容 Cgs?: 在柵極和源極之間并聯(lián)一個小電容,可以為 Imiller? 提供一個分流路徑 ,降低 VGS_spike?。但缺點同樣明顯:它增加了總的柵極電荷 Qg?,提高了驅(qū)動功耗,并減慢了開關(guān)速度 。

4.2 方案二:有源鉗位方案(反應(yīng)滯后)

主動米勒鉗位 (Active Miller Clamp, AMC): 這是一種廣泛集成在現(xiàn)代驅(qū)動IC中的技術(shù) 。其原理是,在關(guān)斷期間,當(dāng)柵極電壓 VGS? 低于某一電平(例如2V)后,驅(qū)動器會通過一個旁路的小型MOSFET將柵極“鉗位”到源極(或負(fù)軌)5。當(dāng) Imiller? 注入時,AMC提供一個極低的阻抗路徑,防止 VGS? 抬升。

缺點: AMC是一種反應(yīng)式(Reactive)措施。它依賴于檢測 VGS? 電壓并作出反應(yīng),這在電路中存在傳播延遲(Propagation Delay)。對于SiC極高的 dV/dt(瞬時納秒級),AMC的反應(yīng)速度可能不夠快。在鉗位電路完全生效之前,VGS_spike? 可能已經(jīng)超過了閾值電壓 VGS(th)?,導(dǎo)致串?dāng)_已經(jīng)發(fā)生。

4.3 方案三:負(fù)壓關(guān)斷方案(主動防御)

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原理: 在關(guān)斷狀態(tài)下,不使用0V,而是施加一個負(fù)的柵極偏壓,例如 -4V 或 -5V 。

優(yōu)勢(最強論點):

從根本上提高裕量: 負(fù)壓關(guān)斷是一種主動防御(Proactive)措施。它不依賴于任何檢測或反應(yīng),而是在串?dāng)_發(fā)生之前,就通過 Margin=∣VGS_off?∣+VGS(th)?,將免疫裕量從 2-3V 的水平(0V關(guān)斷),直接提升到 7-8V 的水平(-5V關(guān)斷)。

不犧牲開關(guān)速度: 這是最關(guān)鍵的一點。負(fù)壓關(guān)斷不依賴于減慢主動管的 dV/dt 。它允許系統(tǒng)設(shè)計者將 dV/dt 推至極限以獲取最低的開關(guān)損耗,同時利用深負(fù)壓來“吸收”由此產(chǎn)生的 VGS_spike?。它完美地解決了“速度與穩(wěn)定”的悖論。

熱穩(wěn)定性: 如第3.2節(jié)所分析,即使 VGS(th)? 在高溫下從 2.7V 降至 1.9V,-5V 負(fù)壓提供的總裕量也只是從 7.7V 降至 6.9V。裕量本身依然極其充足,確保了全工作溫度范圍內(nèi)的設(shè)計魯棒性。

表 1:串?dāng)_抑制方案對比

抑制措施 原理 優(yōu)勢 缺點 (對SiC而言)
增加 Rg? / Cgs? 犧牲開關(guān)速度換取裕量 簡單、無源 增加開關(guān)損耗,違背SiC低損耗初衷
主動米勒鉗位 串?dāng)_發(fā)生時低阻抗鉗位 動態(tài)鉗位,低阻抗 反應(yīng)式、有傳播延遲,可能跟不上SiC的 dV/dt
負(fù)壓關(guān)斷 主動提升免疫裕量 不犧牲開關(guān)速度、裕量大、熱穩(wěn)定、主動防御 增加驅(qū)動電源的復(fù)雜性(需負(fù)電源軌)

5. 深度分析:基本半導(dǎo)體 (BASIC) SiC MOSFET 的負(fù)壓關(guān)斷能力

基本半導(dǎo)體(BASIC Semiconductor)作為SiC器件的領(lǐng)先供應(yīng)商,其產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊和設(shè)計,深刻體現(xiàn)了對負(fù)壓關(guān)斷重要性的理解。我們選取其750V, 1200V和1400V三款代表性器件進(jìn)行分析。

5.1 關(guān)鍵參數(shù)解讀:VGSop? 與 VGSmax? 的“窗口”

首先,我們整理這三款器件的關(guān)鍵柵極參數(shù),以進(jìn)行橫向?qū)Ρ取?/p>

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表 2:基本半導(dǎo)體 SiC MOSFET 關(guān)鍵柵極參數(shù)

器件型號 電壓等級 VGS(th)? (Min, Typ @25°C) VGSop? (推薦) VGSmax? (最大) Crss? (Typ) 數(shù)據(jù)源
B3M010C075Z 750V N/A, 2.7V -5V / +18V -10V / +22V 19 pF (@500V) 8
B3M013C120Z 1200V 2.3V, 2.7V -5V / +18V -10V / +22V 14 pF (@800V) 8
B3M020140ZL 1400V 2.3V, 2.7V -5V / +18V -10V / +22V 11 pF (@1000V) 8

從這個表中,我們可以提煉出幾個關(guān)鍵的設(shè)計信息:

一致的 VGSop?: 所有器件的推薦柵源電壓(VGSop?)均為 -5V / +18V。

一致的 VGSmax?: 所有器件的柵源極限電壓(VGSmax?)均為 -10V / +22V。

相似的 VGS(th)?: 閾值電壓均在 2.3V (Min) 到 2.7V (Typ) 范圍。

Crss? 的趨勢: 隨著電壓等級的升高,Crss? 呈現(xiàn)下降趨勢。

5.2 量化 BASIC 器件的免疫裕量

利用第3.1節(jié)的公式和表2的數(shù)據(jù),我們可以精確定量比較不同關(guān)斷策略下的免疫裕量(以B3M013C120Z為例):

情景 1:0V 關(guān)斷 (不推薦)

Margin=VGS(th),min?≈2.3V

風(fēng)險: 這是一個非常低的裕量,在高溫下(TJ?=175°C)會進(jìn)一步降低到 1.9V 8,極易被 dV/dt 誘發(fā)的 VGS_spike? 擊穿。

情景 2:-5V 負(fù)壓關(guān)斷 (BASIC 推薦)

Margin=∣VGSop,neg?∣+VGS(th),min?=5V+2.3V=7.3V

分析: 相比0V關(guān)斷,采用BASIC推薦的-5V關(guān)斷電壓,串?dāng)_免疫裕量提升了 (7.3/2.3?1)≈217%

結(jié)論: 這是一個從“勉強可用”到“高度魯棒”的質(zhì)變。7.3V 的裕量遠(yuǎn)高于 2.3V,足以“吸收”絕大多數(shù)高 dV/dt 工況下的 VGS_spike?,確保器件在各種工況下都能可靠關(guān)斷。

5.3 "足夠深"的權(quán)衡:-5V vs -10V 的系統(tǒng)最優(yōu)解

一個自然的問題是:既然“負(fù)壓夠深”是關(guān)鍵,為什么BASIC不推薦使用更深的-8V,甚至是-10V(VGSmax? 的極限值)呢?

答案在于這是一個系統(tǒng)級的最優(yōu)化權(quán)衡。BASIC推薦的 -5V 是一個經(jīng)過深思熟慮的“最佳點”,而非越深越好。

驅(qū)動功耗的權(quán)衡: 柵極驅(qū)動功耗 Pdrive? 與柵極總電荷 Qg? 和柵極電壓擺幅 Vswing? 成正比(Pdrive?=Qg?×Vswing?×fsw?)。

使用 -5V 關(guān)斷(-5V / +18V),Vswing?=18V?(?5V)=23V。

若使用 -10V 關(guān)斷(-10V / +18V),Vswing?=18V?(?10V)=28V。

僅此一項,驅(qū)動功耗將憑空增加 (28?23)/23≈21.7%。在SiC追求的高頻(MHz級別)應(yīng)用中,這部分損耗非常可觀。

驅(qū)動電源的復(fù)雜性: -5V 是一個非常標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)電源軌,易于通過隔離電源或電荷泵實現(xiàn) 。而-10V是非標(biāo)準(zhǔn)電壓,會增加驅(qū)動電源設(shè)計的復(fù)雜度和成本。

器件性能的復(fù)現(xiàn): 這是最重要的一點。查閱BASIC三款器件的數(shù)據(jù)手冊 ,可以發(fā)現(xiàn):

所有開關(guān)特性(td(on)?, tr?, td(off)?, tf?, Eon?, Eoff?)均在 VGS?=?5/18V 條件下測得 。

所有柵極電荷(QGS?, QGD?, QG?)均在 VGS?=?5/+18V 條件下測得。

所有反向二極管特性(VSD?, Qrr?, trr?)均在 VGS?=?5V 條件下測得。

這充分說明,-5V / +18V 是BASIC器件的設(shè)計工作點。數(shù)據(jù)手冊中所有標(biāo)稱的優(yōu)異性能(如低開關(guān)損耗、快速反向恢復(fù))都是基于-5V關(guān)斷電壓實現(xiàn)的。而-10V的 VGSmax? 極限值,則為工程師提供了 100% 的安全余量(從-5V到-10V還有5V空間),以吸收由振鈴或軟開關(guān)瞬態(tài)引起的負(fù)向過沖 ,確保柵極氧化層(Gate Oxide)的長期可靠性。

5.4 Crss? 趨勢的物理內(nèi)涵

如表2所示,BASIC器件的 Crss? 隨著電壓等級的升高而降低(750V: 19 pF -> 1400V: 11 pF)。這背后有其器件物理機制:更高電壓的器件需要更厚、更低摻雜的漂移區(qū)(Drift Region)來阻斷高壓。根據(jù)電容公式 C=?A/d,漂移區(qū)厚度 d 的增加,自然導(dǎo)致了 Cgd?(即 Crss?)的降低。

這意味著,在相同的 dV/dt 下,BASIC的高壓器件(1200V/1400V)產(chǎn)生的 Imiller? 反而更小,其器件本身具有更強的抗串?dāng)_能力。然而,高壓器件通常工作在更高的母線電壓下(dV 更大),且系統(tǒng)設(shè)計者會追求更快的開關(guān)速度,導(dǎo)致 dV/dt 仍然很高。因此,-5V負(fù)壓對于高壓器件的可靠運行同樣是不可或缺的。

5.5 協(xié)同設(shè)計:4引腳封裝的戰(zhàn)略意義

分析這三款器件 ,一個共同點是它們均采用了 4 引腳封裝(TO-247-4 或 TO-247-4L)。這并非巧合,而是與負(fù)壓關(guān)斷能力相輔相成的戰(zhàn)略性設(shè)計。

4引腳封裝提供了一個專用的“開爾文源極”(Kelvin Source, Pin 3),將柵極驅(qū)動回路的返回路徑,與功率主回路的源極(Power Source, Pin 2)物理分離 。

在傳統(tǒng)的3引腳封裝中,柵極驅(qū)動電流和主回路大電流(ID?)共享一段源極引線寄生電感,即“共源電感”(Common Source Inductance, CSI)。

在開關(guān)瞬態(tài)(高 dI/dt)期間,CSI上會產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓 VLs?=LCSI?×(dI/dt)。這個電壓會疊加在柵極驅(qū)動回路上,形成一個強大的負(fù)反饋,極大地抑制SiC的開關(guān)速度 。

協(xié)同關(guān)系: 4引腳封裝(物理方案)通過消除CSI負(fù)反饋,釋放了SiC全部的開關(guān)速度潛力,使其能夠?qū)崿F(xiàn)極致的 dI/dt 和 dV/dt。而這極致的 dV/dt 恰恰使得串?dāng)_問題成為最主要的威脅。此時,-5V負(fù)壓(電氣方案)則專門負(fù)責(zé)解決這個因高速而生的最主要威脅。

因此,4引腳封裝和-5V負(fù)壓關(guān)斷是BASIC SiC解決方案中不可分割的兩個部分:前者實現(xiàn)了極致的速度,后者保證了極致速度下的穩(wěn)定。

wKgZO2kamxKAWCAnAAIlOHd5m2I193.pngwKgZO2kamxCAKmFQAATvhvmDIdA206.pngwKgZPGkamxWAIrutAALi_EDvha4617.png

深圳市傾佳電子有限公司(簡稱“傾佳電子”)是聚焦新能源與電力電子變革的核心推動者:
傾佳電子成立于2018年,總部位于深圳福田區(qū),定位于功率半導(dǎo)體與新能源汽車連接器的專業(yè)分銷商,業(yè)務(wù)聚焦三大方向:
新能源:覆蓋光伏、儲能、充電基礎(chǔ)設(shè)施;
交通電動化:服務(wù)新能源汽車三電系統(tǒng)(電控、電池、電機)及高壓平臺升級;
數(shù)字化轉(zhuǎn)型:支持AI算力電源、數(shù)據(jù)中心等新型電力電子應(yīng)用。
公司以“推動國產(chǎn)SiC替代進(jìn)口、加速能源低碳轉(zhuǎn)型”為使命,響應(yīng)國家“雙碳”政策(碳達(dá)峰、碳中和),致力于降低電力電子系統(tǒng)能耗。
需求SiC碳化硅MOSFET單管及功率模塊,配套驅(qū)動板及驅(qū)動IC,請聯(lián)系傾佳電子楊茜微芯(壹叁貳 陸陸陸陸 叁叁壹叁)

6. 結(jié)論:負(fù)壓關(guān)斷——SiC 高性能設(shè)計的基石

本報告通過對SiC MOSFET串?dāng)_機制的物理分析、不同抑制方案的對比,以及對基本半導(dǎo)體(BASiC Semiconductor)器件的深度解讀,得出了明確的結(jié)論。

為什么“負(fù)壓夠深”是“最有力”的措施?

根本性(Proactive): 負(fù)壓關(guān)斷是唯一一種在不犧牲開關(guān)速度的前提下,主動、線性地提升串?dāng)_免疫物理裕量的措施。它從“防患于未然”的層面解決了問題,而不是在串?dāng)_發(fā)生時“被動響應(yīng)”。

高效性(High-Performance): 它允許SiC器件以其設(shè)計的最高 dV/dt 運行,使設(shè)計者能夠充分挖掘SiC的低損耗優(yōu)勢,實現(xiàn)最高的系統(tǒng)效率和功率密度,完美解決了“速度與穩(wěn)定”的悖論。

魯棒性(Robust): 負(fù)壓提供的深裕量(如 7.3V)對器件 VGS(th)? 隨溫度的波動(從 2.7V 降至 1.9V)不敏感,確保了SiC模塊在整個工作溫度范圍內(nèi)的可靠性和穩(wěn)定性。

基本半導(dǎo)體 (BASIC) 的設(shè)計哲學(xué):

wKgZO2kamxmAPXUQAAL3WTbuYrY891.pngwKgZPGkamxyAVwHPAANE16pXPHY603.png

基本半導(dǎo)體的產(chǎn)品設(shè)計清晰地展現(xiàn)了這一理念。通過在其全系列產(chǎn)品中 :

推薦 -5V / +18V 的 VGSop? 作為系統(tǒng)最優(yōu)工作點;

提供 -10V 的 VGSmax? 作為極限安全邊界;

采用 4引腳開爾文源 封裝釋放開關(guān)潛力。

BASIC的這一系列設(shè)計,清晰地表明“魯棒的負(fù)壓關(guān)斷能力”是其SiC MOSFET解決方案的核心設(shè)計理念。對于電力電子工程師而言,選擇具有強大且明確負(fù)壓關(guān)斷能力的器件,是實現(xiàn)高頻、高效、高可靠性SiC電力電子系統(tǒng)的堅實基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇

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