您好, 登錄| 注冊|
子站:
產品/技術
應用分類

碳化硅(SiC)FET如何推動電力電子技術的發展?

2020-10-21 11:53 來源:電源網編譯 編輯:咩咩

碳化硅(SiC)JFET是基于結點的常開晶體管類型,在單位面積上提供最低的導通電阻RDS(on),并且是一種堅固的器件。與傳統的MOSFET器件相比,JFET不太容易發生故障,并且適合于斷路器件和限流應用。例如,如果用1mA電流偏置JFET的柵極,并監視柵極電壓Vgs(請參見圖1),則可以跟蹤器件的溫度,因為Vgs隨溫度線性降低。此屬性對于需要功率FET(SiC JFET)可以監控自身狀態的功率模塊應用特別有用。

碳化硅(SiC)FET如何推動電力電子技術的發展?

圖1:UnitedSiC的SIC JFET和SiC級聯排列FET(來源:UnitedSiC)

對于需要常關器件的功率電子應用,我們開發了一種共源共柵配置的SiC(參見圖1)。在共源共柵布局中,功率MOSFET堆疊在JFET的頂部,并封裝在一起以降低功耗和熱阻。該MOSFET的柵極額定值為+/- 20 V,受到ESD保護,并具有5V閾值,非常適合12V柵極驅動應用。

我們開發的650 V-1200 V SiC器件有許多潛在的應用領域,包括從汽車到可再生能源(參見圖2)。

碳化硅(SiC)FET如何推動電力電子技術的發展?

圖2:主要應用領域和SiC FET的優勢(來源:UnitedSiC)

功率轉換,電路保護和電機驅動器都是功率FET的流行用例,我們的SiC FET具有許多優勢。提到的許多應用程序的共同特征是柵極驅動特性與MOSFET和IGBT等某些其他器件兼容,從而使其易于設計到現有開發中。SiC JFET在較長且重復的短路循環中比SiC MOSFET具有更高的魯棒性,并且所使用的燒結工藝技術實現了較低的熱阻,這對于某些液冷設計(例如汽車)而言非常有益。

對于可再生能源設備,例如太陽能逆變器和儲能,我們的SiC器件具有極低的RDS(on)特性,可將發熱量降至最低。從電路保護的角度來看,低RDS(on)也使SiC JFET的使用與低接觸電阻繼電器和接觸器極具競爭力。

與其他類似部件相比,即使采用MOSFET級聯結構,我們的SiC FET仍可提供業界最低的RDS(on)規范(請參見圖3)。650V器件僅為7mΩ,而1200 V部件僅為9mΩ。

碳化硅(SiC)FET如何推動電力電子技術的發展?

圖3:RDS(on)最低的UnitedSiC SiC器件的行業比較(來源:UnitedSiC)

我們的SiC FET設計易于并行化,因為RDS(on)隨溫度穩定增加,但這種增加遠低于同類硅器件。例如,在圖4(左圖)中,在150°C時7mΩ650 V的部分RDS(on)仍低于10mΩ。

碳化硅(SiC)FET如何推動電力電子技術的發展?

圖4:導通電阻與溫度的比較(來源:UnitedSiC)

UnitedSiC FET系列可以并聯在一起,安裝在液冷散熱器上,并以更高的頻率驅動,這對于過去選擇IGBT的各種電力電子應用來說都是有價值的規范參數。此外,我們的SiC器件不顯示拐點電壓,并集成了出色的體二極管,并且足夠堅固,可以承受反復的短路。沒有拐點電壓,即使在中等負載下,這些設備也可以以很高的效率工作。

使用共源共柵技術,我們已經能夠將大多數封裝尺寸的導通電阻最低的FET推向市場。例如,我們的UF3SC065030D8S和xx40D8S SiC FET采用DFN8x8封裝,在25°C下的RDS(on)分別為34mΩ和45mΩ。即使在高溫下,其電阻也不會顯著增加,與其他競爭產品硅和GaN器件相比,電阻提高了2到3倍。而且,兩個器件都具有相對較低的電容值,進一步有助于功率轉換電路設計。

常開JFET可用于簡化反激轉換器的設計。借助我們的緊湊型,導通電阻極低的650 V至1700 V JFET,它們可用于啟動反激電路(參見圖5)。開始時,電流流過初級繞組,JFET Q2,二極管D2,電阻器R1對電容器C1充電,電容器C1為控制IC提供電源。一旦C1兩端的電壓超過控制IC的欠壓鎖定,連接到控制IC的MOSFET Q1就開始開關。現在,Q1/Q2組合可作為正常關閉的級聯。

碳化硅(SiC)FET如何推動電力電子技術的發展?

圖5:MOSFET,反激式轉換器IC和JFET的創新封裝,以生產復雜的高性能轉換器(來源:UnitedSiC)

通過將控制IC和MOSFET Q1封裝到單個IC中,然后將JFET Q1與它一起共封裝,可以提供緊湊、高性能、具有成本效益的反激解決方案。此外,使用SiC器件可使反激式轉換器以高達3倍的更高頻率工作,從而減小了變壓器和電感器的物理尺寸,從而進一步縮小了轉換器的尺寸。使用1700V JFET,該設計方法可以在標稱400 V總線電壓高達1000 V的情況下工作。從智能手機充電器到工業電源,無數種電源設計都可以采用這種方式進行架構。

UnitedSiC在創新碳化硅FET器件(SiC JFET)方面處于領先地位,可為功率轉換、電路保護和電機驅動應用提供最高水平的功率效率和最低的導通電阻。

本文編譯自powerelectronicsnews。

聲明:本內容為作者獨立觀點,不代表電源網。本網站原創內容,如需轉載,請注明出處;本網站轉載的內容(文章、圖片、視頻)等資料版權歸原作者所有。如我們采用了您不宜公開的文章或圖片,未能及時和您確認,避免給雙方造成不必要的經濟損失,請電郵聯系我們,以便迅速采取適當處理措施;歡迎投稿,郵箱∶editor@netbroad.com。

微信關注
技術專題 更多>>
有關電路拓撲的那些事兒
2020年電子星球人氣作者排行榜

頭條推薦

2019慕尼黑上海電子展
客服熱線
服務時間:周一至周五9:00-18:00
微信關注
免費技術研討會
獲取一手干貨分享

互聯網違法不良信息舉報

Reporting Internet Illegal and Bad Information
editor@netbroad.com
400-003-2006
二九的连码是多少