低導(dǎo)通電阻SiC器件在大電流高功率應(yīng)用中的優(yōu)越性

作者：時(shí)間：2024-06-17 來(lái)源：寬禁帶聯(lián)盟

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眾所周知，SiC作為一種性能優(yōu)異的第三代半導(dǎo)體材料，因其高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、寬禁帶寬度、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和漂移速度等特性可以輔助電子器件更好地在高溫、高壓、高頻應(yīng)用中使用，可有效突破傳統(tǒng)Si基半導(dǎo)體材料的物理極限。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202406/459970.htm

目前使用最廣泛的SiC開關(guān)器件是SiC MOSFET，與傳統(tǒng)Si IGBT相比，SiC材料的優(yōu)異性能配合MOSFET單極開關(guān)的特點(diǎn)可以在大功率應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高頻、高效、高能量密度、低成本的目標(biāo)，從而推動(dòng)電力電子系統(tǒng)的發(fā)展。

圖1: 碳化硅器件應(yīng)用范圍示意圖1

圖2: 典型應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的功率等級(jí)2

從技術(shù)上講，隨著近些年來(lái)電力電子系統(tǒng)功率密度和電力電子系統(tǒng)效率的明顯發(fā)展，電力相關(guān)設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源設(shè)備的趨勢(shì)已經(jīng)日益顯著。隨著SiC MOSFET器件應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣泛，市場(chǎng)以及產(chǎn)業(yè)對(duì)SiC器件的需求也逐漸提高，需要SiC器件承載更大的功率，導(dǎo)通更大的電流，提升更高的效率。為滿足這些需求，一個(gè)有效的手段就是降低SiC器件的總電阻，降低總電阻主要有兩個(gè)思路：

①增加并聯(lián)器件的數(shù)目 ②降低單個(gè)器件電阻。

增加并聯(lián)器件數(shù)目的做法屬于一種常見的方式，但是同時(shí)也存在明顯的短板。例如：由于多顆器件是并聯(lián)使用，對(duì)器件性能的一致性要求更高，若一致性出現(xiàn)偏差將產(chǎn)生導(dǎo)致不均流現(xiàn)象。為提升一致性則需要增加篩選成本。更多的器件并聯(lián)也意味著需要更多的引線互聯(lián)，這也將引入更多的寄生參數(shù)，在越來(lái)越高頻的應(yīng)用中引入的寄生參數(shù)將帶來(lái)不必要的效率損失。

圖3: 模塊并聯(lián)芯片產(chǎn)生不均流現(xiàn)象3

所以低導(dǎo)通電阻器件也成為了應(yīng)用端開始重點(diǎn)考慮的方案。該方案可以減少并聯(lián)器件數(shù)目，降低芯片一致性篩選成本，抑制均流、均溫等可靠性問(wèn)題；同時(shí)也優(yōu)化了打線、布局工藝，降低設(shè)計(jì)難度。而相比較于多個(gè)大電阻器件并聯(lián)方案，使用單個(gè)低導(dǎo)通電阻電阻器件不需要預(yù)留芯片間的間距避免串?dāng)_問(wèn)題，提升了器件有源區(qū)的占比，可以提升整體電流能力，節(jié)約空間實(shí)現(xiàn)小型化，降低系統(tǒng)成本。

圖4: 低導(dǎo)通電阻器件優(yōu)勢(shì)

昕感科技在低導(dǎo)通電阻器件的開發(fā)上走在了行業(yè)的前列，于2023年推出一款1200V/7mΩ SiC MOSFET產(chǎn)品N2M120007PP0，使用了TO247-4PLUS封裝降低器件熱阻。該產(chǎn)品工作電流可達(dá)300A以上，具有正溫度系數(shù)，可方便實(shí)現(xiàn)大電流并聯(lián)。同時(shí)，昕感新品的漏電流極低，具備優(yōu)越的高壓阻斷特性，方便用戶使用和節(jié)省成本。