甲碳化硅（SiC） JFET是一結(jié)基于常導(dǎo)通晶體管類(lèi)型，它提供了最低的導(dǎo)通電阻R DS（ON）的每單位面積和是一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)備。與傳統(tǒng) MOSFET 器件相比，JFET 不太容易發(fā)生故障，并且適合斷路器和限流應(yīng)用。例如，如果您用 1 mA 電流偏置 JFET 的柵極，并監(jiān)控柵極電壓 Vgs，請(qǐng)參見(jiàn)圖 1，您可以跟蹤器件的溫度，因?yàn)?Vgs 隨溫度線(xiàn)性下降。此屬性對(duì)于需要功率 FET (SiC JFET) 來(lái)監(jiān)控自身健康狀況的功率模塊應(yīng)用特別有用。

圖 1：來(lái)自 UnitedSiC（來(lái)源 UnitedSiC）的 SIC JFET 和 SiC 共源共柵排列 FET

對(duì)于需要常斷設(shè)備，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種電力電子應(yīng)用的SiC在級(jí)聯(lián)配置-見(jiàn)圖1。在共源共柵結(jié)構(gòu)中，功率MOSFET堆疊在JFET的頂部，并且被封裝在一起為一個(gè)非常低的熱阻。MOSFET 具有 +/- 20 V 柵極額定值、ESD 保護(hù)和 5 V 閾值，使其成為 12 V 柵極驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的理想選擇。

我們開(kāi)發(fā)的 650 V – 1,200 V SiC 器件有許多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，從汽車(chē)到可再生能源。見(jiàn)圖 2。

圖 2：主要應(yīng)用領(lǐng)域和 SiC FET 的優(yōu)勢(shì)（來(lái)源 UnitedSiC）

Power conversion, circuit protection, and motor drives are all popular use cases for power FETS, and our SiC FETs deliver several benefits. One feature common to many of the applications mentioned is that the gate drive characteristics are compatible with some other devices such as MOSFETs and IGBTs, making them easy to design into existing developments. SiC JFETs are more robust than SiC MOSFETS for long and repetitive short-circuit cycles, and the sinter process technology used achieves a low thermal resistance, which for some liquid-cooled designs, such as automotive, is very beneficial.

對(duì)于太陽(yáng)能逆變器和儲(chǔ)能等可再生能源設(shè)備，我們的 SiC 器件具有極低的RDS(on)特性，可將散熱量保持在最低水平。從電路保護(hù)的角度來(lái)看，低 R DS(on)也使得 SiC JFET 的使用與低接觸電阻繼電器和接觸器相比具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

與其他類(lèi)似部件相比，我們的 SiC FET 即使在 MOSFET 共源共柵布置中也能提供業(yè)界最低的 R DS(on)規(guī)格——見(jiàn)圖 3。650 V 器件僅為 7 mΩ，1,200 V 部件為 9 mΩ。

圖 3：具有最低 R DS(on)的 UnitedSiC SiC 器件的行業(yè)比較（來(lái)源 UnitedSiC）

我們的 SiC FET 器件易于并聯(lián)，因?yàn)?RDS(on) 隨溫度穩(wěn)定增加，但增加幅度遠(yuǎn)低于同類(lèi)硅器件。例如，在圖 4（左圖）中，7 mΩ 650 V 部分 RDS(on) 在 150 °C 時(shí)仍低于 10 mΩ。

圖 4：導(dǎo)通電阻與溫度比較（來(lái)源 UnitedSiC）

UnitedSiC FET 系列可以并聯(lián)在一起，安裝在液冷散熱器上，并以更高的頻率驅(qū)動(dòng)，這些都是過(guò)去會(huì)選擇 IGBT 的各種電力電子應(yīng)用的重要規(guī)格參數(shù)。此外，我們的 SiC 器件不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)電壓，采用了出色的體二極管，并且足夠堅(jiān)固，可以承受重復(fù)短路。在沒(méi)有拐點(diǎn)電壓的情況下，這些設(shè)備即使在中等負(fù)載下也能以非常高的效率運(yùn)行。

使用共源共柵技術(shù)安排，我們已經(jīng)能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)封裝尺寸的最低導(dǎo)通電阻 FET 推向市場(chǎng)。例如，我們的 UF3SC065030D8S 和 xx40D8S SiC FET 采用 DFN8x8 封裝，在 25°C 時(shí)的R DS(on)分別為 34 mΩ 和 45 mΩ。即使在高溫下，電阻也不會(huì)顯著增加，與其他可用的硅和 GaN 器件相比，電阻提高了 2 到 3 倍。此外，這兩種器件都具有相對(duì)較低的電容值，進(jìn)一步有助于電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)。

常開(kāi) JFET 可用于簡(jiǎn)化反激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。憑借我們緊湊、極低導(dǎo)通電阻 650 V 至 1,700 V JFET，它們可用于啟動(dòng)反激電路 - 參見(jiàn)圖 5。在啟動(dòng)時(shí)，電流流過(guò)初級(jí)繞組、JFET Q2、二極管 D2、電阻R1為電容C1充電，為控制IC供電。一旦 C1 上的電壓超過(guò)控制 IC 的欠壓鎖定，連接到控制 IC 的 MOSFET Q1 就會(huì)開(kāi)始開(kāi)關(guān)。Q1/Q2 組合現(xiàn)在作為常斷級(jí)聯(lián)共柵。

圖 5：MOSFET、反激式轉(zhuǎn)換器 IC 和 JFET 的創(chuàng)新封裝，以生產(chǎn)復(fù)雜的高性能轉(zhuǎn)換器（來(lái)源 UnitedSiC）

通過(guò)將控制 IC 和 MOSFET Q1 封裝到單個(gè) IC 中，然后將 JFET Q1 與其共同封裝，可產(chǎn)生緊湊、高性能、高性?xún)r(jià)比的反激式解決方案。此外，使用 SiC 器件可使反激轉(zhuǎn)換器以高達(dá) 3 倍的更高頻率運(yùn)行，從而減小變壓器和電感器的物理尺寸，進(jìn)一步縮小轉(zhuǎn)換器占用空間。這種設(shè)計(jì)方法可以使用 1,700 V JFET 在高達(dá) 1,000 V 的標(biāo)稱(chēng) 400 V 總線(xiàn)電壓下工作。無(wú)數(shù)的電源設(shè)計(jì)，從智能手機(jī)充電器到工業(yè)電源，都可以用這種方式構(gòu)建。

UnitedSiC 是創(chuàng)新碳化硅 FET 器件 (SiC JFET) 的領(lǐng)導(dǎo)者，可為功率轉(zhuǎn)換、電路保護(hù)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用提供最高水平的功率效率和最低的導(dǎo)通電阻。

審核編輯 黃昊宇