SiC MOSFET的橋式結(jié)構(gòu)圖文分析-KIA MOS管

20 世紀(jì)90 年代以來，碳化硅(silicon carbide，SiC)MOSFET 技術(shù)的迅速發(fā)展，引起人們對(duì)這種新一代功率器件的廣泛關(guān)注。與Si 材料相比，碳化硅材料較高的熱導(dǎo)率決定了其高電流密度的特性，較高的禁帶寬度又決定了SiC 器件的高擊穿場強(qiáng)和高工作溫度。

尤其在SiC MOSFET 的開發(fā)與應(yīng)用方面，與相同功率等級(jí)的Si MOSFET 相比，SiC MOSFET 導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗大幅降低，適用于更高的工作頻率，另由于其高溫工作特性，大大提高了高溫穩(wěn)定性。但由于SiC MOSFET 的價(jià)格相當(dāng)昂貴，限制了它的廣泛應(yīng)用。

SiC材料與目前應(yīng)該廣泛的Si材料相比，較高的熱導(dǎo)率決定了其高電流密度的特性，較高的禁帶寬度又決定了SiC器件的高擊穿場強(qiáng)和高工作溫度。其優(yōu)點(diǎn)主要可以概括為以下幾點(diǎn)：

1) 高溫工作

SiC在物理特性上擁有高度穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，其能帶寬度可達(dá)2.2eV至3.3eV，幾乎是Si材料的兩倍以上。因此，SiC所能承受的溫度更高，一般而言，SiC器件所能達(dá)到的最大工作溫度可到600 oC。

2) 高阻斷電壓

與Si材料相比，SiC的擊穿場強(qiáng)是Si的十倍多，因此SiC器件的阻斷電壓比Si器件高很多。

3) 低損耗

一般而言，半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通損耗與其擊穿場強(qiáng)成反比，故在相似的功率等級(jí)下，SiC器件的導(dǎo)通損耗比Si器件小很多。且SiC器件導(dǎo)通損耗對(duì)溫度的依存度很小，SiC器件的導(dǎo)通損耗 隨溫度的變化很小，這與傳統(tǒng)的Si器件也有很大差別。

4) 開關(guān)速度快

SiC的熱導(dǎo)系數(shù)幾乎是Si材料的2.5倍，飽和電子漂移率是Si的2倍，所以SiC器件能在更高的頻率下工作。

綜合以上優(yōu)點(diǎn)，在相同的功率等級(jí)下，設(shè)備中功率器件的數(shù)量、散熱器的體積、濾波元件體積都能大大減小，同時(shí)效率也有大幅度的提升。

SiC MOSFET的橋式結(jié)構(gòu)

下面給出的電路圖是在橋式結(jié)構(gòu)中使用SiC MOSFET時(shí)最簡單的同步式boost電路。

該電路中使用的SiC MOSFET的高邊（HS）和低邊（LS）是交替導(dǎo)通的，為了防止HS和LS同時(shí)導(dǎo)通，設(shè)置了兩個(gè)SiC MOSFET均為OFF的死區(qū)時(shí)間。右下方的波形表示其門極信號(hào)（VG）時(shí)序。

該電路中HS和LS MOSFET的Drain-Source電壓（VDS）和漏極電流（ID）的波形示意圖如下。這是電感L的電流處于連續(xù)動(dòng)作狀態(tài)，即所謂的硬開關(guān)狀態(tài)的波形。

橫軸表示時(shí)間，時(shí)間范圍Tk（k=1～8）的定義如下：

T1： LS為ON時(shí)、MOSFET電流變化的時(shí)間段

T2： LS為ON時(shí)、MOSFET電壓變化的時(shí)間段

T3： LS為ON時(shí)的時(shí)間段

T4： LS為OFF時(shí)、MOSFET電壓變化的時(shí)間段

T5： LS為OFF時(shí)、MOSFET電流變化的時(shí)間段

T4～T6： HS變?yōu)镺N之前的死區(qū)時(shí)間

T7： HS為ON的時(shí)間段（同步整流時(shí)間段）

T8： HS為OFF時(shí)、LS變?yōu)镺N之前的死區(qū)時(shí)間

聯(lián)系方式：鄒先生

聯(lián)系電話：0755-83888366-8022

手機(jī)：18123972950

QQ：2880195519

聯(lián)系地址：深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城天吉大廈CD座5C1

請搜微信公眾號(hào):“KIA半導(dǎo)體”或掃一掃下圖“關(guān)注”官方微信公眾號(hào)

請“關(guān)注”官方微信公眾號(hào):提供  MOS管  技術(shù)幫助

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站部分文章或圖片來源其它出處，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。