有一个很好的理由，分析师预计碳化硅(SiC) mosfet的销售将在未来几年激增。具体来说，联合市场研究公司预计这个部门2018 - 2025年的复合年增长率为18.1%，到2025年将达到11亿美元．
SiC mosfet与竞争技术相比具有主要优势。它们可以在200°C的温度下工作，降低开关损耗，并通过高导热系数提高功率转换效率。
影响SiC采用的因素。图片由联合市场研究
这些特性使SiC mosfet成为广泛应用的候选器件，包括:
- 电动汽车充电
- 数据中心
- 太阳能和智能电网系统的能源储存
- 不间断电源(UPS)
- 便携式电源
- 工业电机控制和驱动
我们所说的“能源效率”是什么意思?
每当我们讨论功率半导体时，经常占据中心位置的特性是功率效率．但这个词到底是什么意思呢?
当功率转换发生在电源单元(PSU)内时，无论是DC-DC转换还是DC-AC逆变，都无法实现100%的效率。在能量转换过程中总有热量的损失。因此，一个95%效率的电源将产生5%的热量。1%的效率提高意味着10%的热量减少，这是非常显著的。
更高效的电源需要更小的散热片和更小的组件。这将减少总物料清单(BOM)成本的单位。
多年来，电力行业制定了一个事实上的标准，称为“80 +"来测量能量转换的效率。最严格的要求是80 Plus Titanium标准，对115 V应用要求高达94%的效率，对230 V应用要求高达96%的效率。
为了帮助设备制造商达到这一标准，许多半导体公司开始引入新版本的SiC mosfet。
Wolfspeed吹捧99%的能源效率
克里族公司Wolfspeed是第一家(如果不是第一家的话)引入这一技术的公司第三代SiC mosfet在650 V范围．封装在通孔中，行业标准TO-247，该产品系列支持最大额定电流120a。
C3M0015065K包装。图片由Wolfspeed
例如,C3M0015065K支持TO-247-4 (4pin) 120a配置，C3M0015065D支持TO-247-3 (3pin) 37a配置。表面贴装(TO-263-7)包装也可用。该产品的工作温度范围从-40°C到+175°C。
低Drain-to-Source阻力
为了降低开关损耗和提高整个系统的功率效率，SiC mosfet应该具有较低的漏源极电阻，通常称为通态电阻(RDS(上)在25°C)。一个高的值将意味着高的传导损失与热量的产生。
升压变换器中C3M0060065K与竞争对手的比较图。图片由Wolfspeed
Wolfspeed可以实现15 mΩ和60 mΩ (RDS(上)在25°C)在650 V下，取决于产品类型。达到99%的功率效率，产品能保持RDS(上)79 mΩ在175°C, 60 mΩ在更低的温度范围。
低的反向恢复电荷
该器件的另一个重要参数是低的反向恢复电荷(Qrr)，可降低开关损耗，并可减小电源组件(如变压器、电感和电容器)的尺寸。的问rrWolfspeed 60-mΩ MOSFET是62 nC。
输出电容
第三个参数是输出电容Coss．当开关频率增加时，低值会降低寄生电容和开关损耗。Wolfspeed的SiC mosfet相应有80 pF (60-mΩ模型)和289 pF (15-mΩ模型)。
碳化硅MOSFET市场升温
其他制造商如Microsemi/Microchip、ST Microelectronics和英飞凌最近也提供yabosports官网了类似的产品。这对顾客来说是个好消息，因为他们现在有很多选择。
如下所示，除了英飞凌，大多数产品都提供类似的规格，但没有公布功率效率百分比。
Wolfspeed /克里族 |
意法半导体yabosports官网 |
Microsemi /芯片 |
英飞凌 | |
零件号 |
C3M0015065D | |||
功率效率 |
99％ |
N/A |
N/A |
98％ |
闭锁电压(VDS） |
650 V |
650 V | 700 V | 650 V |
额定电流(我D)在25°C |
120年,一个 |
116年,一个 | 140年,一个 | 100年,一个 |
开态电阻(RDS(上))在25°C |
15米Ω |
18/24 mΩ | 15/19 mΩ | 27 mΩ到107 mΩ/ 48 mΩ典型 |
反向恢复电荷(问rr） |
562数控 |
308数控 | 495数控 | 125数控 |
输出电容(Coss） |
289 pF |
294 pF | 510 pF | 129 pF典型 |
包 |
- - - - - - 247 7-lead (3) |
H2PAK-7 | - 247 (B) 3-lead |
- - - - - - 247 (3-lead / 4-lead) |
温度额定值(°C) |
-40°- 175° | -55°- 175° |
-55°- 175° |
-55°- 150° |
功率SiC MOSFET半导体的比较。请注意，有几家公司没有在产品规格中公布功率效率。
他们指定98%的功率效率与较高的通态电阻RDS(上)(在25°C)。它们还具有较低的反向回收电荷(Qrr)和输出电容(Coss)值比较狼速。
值得注意的是，随着整体功率效率接近100%，推动功率效率成为一个主要的产品设计挑战。
当测试功率SiC MOSFET半导体时，确保它们在受控环境中根据供应商提供的规范进行测试，因为每个制造商可能以不同的方式测试他们的产品。
特色图像使用的礼貌Wolfspeed．
你对碳化硅mosfet有什么实际经验?他们的优点和缺点是什么?在下面的评论中分享你的想法。
“1%的效率提高意味着10%的热量减少，这可能是非常显著的。”
我想应该能减少20%的热量。