经过严格测试，派恩杰SiC MOSFET短路能力已达世界一流水平

时间： 2021-07-06 来源：派恩杰

技术问答

SiC MOSFET具有低损耗、耐高压、导通电流大、开关速度快和温度稳定性好等优点，在电动汽车、铁路、风力发电、光伏逆变器、柔性直流输电等商用领域均得到应用。而随着SiC MOSFET应用场景进一步拓宽，所面对的工况也日益复杂，可能面对过流乃至更极端的短路的挑战。器件的短路耐受能力直接决定了对故障保护和预防器件失效的设计，所以进行测试是十分必要且重要的。

短路故障类型

依据短路故障发生的位置以及短路时器件的工作状态可以将SiC MOSFET短路故障分为三类：

I类短路：此短路类型也被称为硬开关故障（Hard Switching Fault, HSF）。该型短路发生在因误开通导致的电路桥臂直通等电路中，如图1（a）所示。此时的短路回路中电阻较小，寄生电感较小，短路电流上升速度很快，瞬时热量积累很大。

II类短路：该短路类型也被称为带负载短路（Full Under Load, FUL）。此类短路故障是由器件正常导通时负载故障导致的，如图1（b）所示。由于短路回路路径较长，电感较大，电流上升过程相对I类短路较慢。短路故障发生后，漏源电压迅速由导通压降上升至高压状态，这会使得栅源电流增加，此类短路故障下电流的峰值一般高于HSF的电流峰值。

III类短路：此类短路故障发生在SiC MOSFET运行在第三象限时负载端发生短路，待测器件工作状态由第三象限快速转向第一象限，如图1（c）所示。此类短路故障的特征与II类短路类型较为相似，考虑了体二极管的反向恢复过程。

三种短路类型中，以I类短路的瞬时能量累积最大，因此通常将此类短路故障实验作为SiC MOSFET短路失效的分析方法。在各种短路故障中能够保持功能（不失效）并可靠关断的时间就是短路耐受时间。该短路测试电路与IGBT的HSF短路测试电路十分接近，下图为IEC 60747-9 Ed. 3.0 b中IGBT短路测试原理图，SiC MOSFET短路测试只需要把IGBT换成目标器件即可。

SiC MOSFET作为IGBT的替代方案人们自然会将二者进行对比，就短路耐受能力而言，IGBT一般能达到10.0μs，而SiC MOSFET只有几个μs的短路耐受时间。但是，在温度稳定性更高、电压更高、效率更高以及频率更高等目标应用场景， SiC MOSFET只要在保护电路生效前的数个μs能够保证性能稳定，即可投入实际的使用。

图3所示的是SiC MOSFET的I类短路测试的典型波形。在t₀~t₁时，器件开通，负载的供电电压加载在器件漏极和源极上，随着沟道逐渐开通，I_DS快速增大，并且达到饱和电流（t₂时刻），而此时巨大电流引起热量快速积累，导致反型层载流子迁移率下降，电流逐渐变小（对应图中t₂~t₃之间）。在t₃~t₄时，随着栅极的关断，电流迅速下降。电压V_DS的开通和关断瞬间的尖峰是大电流下电感吸收及释放的电压产生的。

测试结果

为了测试SiC MOSFET的短路耐受能力，派恩杰团队自主研发设计了低杂散电感、低寄生参数、强驱动能力的短路测试平台。

本文的测试器件为派恩杰TO-247-4封装SiC MOSFET的P3M12017K4（1200V17mΩ产品）、 P3M12025K4（1200V25mΩ产品）、 P3M06060K4（650V60mΩ产品）以及C公司的650V60mΩ产品。

图4为派恩杰P3M12025K4产品在V_DS = 800V，V_GS = -3/15V，R_GON= 8.2Ω，R_GOFF= 7.5Ω，TC = 25℃测试条件下，3.4μs的短路时间下仍能保持正常开关，在短路时间为3.5μs时器件失效。

测试结果如图5所示，派恩杰P3M12017K4产品在V_DS = 800V，V_GS = -5/20V ，R_GON= 8.2Ω，R_GOFF= 7.5Ω，TC = 25℃测试条件下，3.4μs的短路时间下能保持正常开关，在短路时间为3.6μs时器件失效。

测试波形结果表明，派恩杰P3M12025K4（1200V25mΩ产品）和P3M12017K4（1200V17mΩ产品）的短路耐受时间均超过3.0μs，满足用于SiC MOSFET实际应用场景的条件。

图7：C公司650V60mΩ产品V_DS= 400V，V_GS= -3/15V时的短路失效过程波形

图6和图7测试条件均为 V_DS = 400V，V_GS = -3/15V，R_GON= 8.2Ω，R_GOFF= 7.5Ω，TC = 25℃。

从测试结果中可以得到：

1、派恩杰P3M06060K4产品栅氧绝缘性在短路时间达到5.8μs之后才出现不可恢复的损坏（图6上方波形图），要优于C公司的650V60mΩ产品的5.0（图7上方波形图）；

2、该组实验中二者完全失效的时间及形式较为接近，均在7.0μs左右；

3、派恩杰P3M06060K4产品较C公司650V60mΩ产品更容易完全关断。

由测试结果可知，派恩杰P3M06060K4产品短路能力已经达到650V60mΩ档产品的国际一流水平，并且该型产品关断条件要更易达到，这有利于电路设计。

结论

测试表明，派恩杰短路测试平台稳定可靠。派恩杰的SiC MOSFET中 P3M12017K4（1200V17mΩ产品）和P3M12025K4（1200V25mΩ产品）的短路能力已经达到了实际应用电路的使用要求，P3M06060K4（650V60mΩ产品）的短路能力更是达到了世界一流水平。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 4
| 转发至：

本文由干饭机器转载自派恩杰，原文标题为:派恩杰SiC MOSFET短路能力已达世界一流水平，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（4）

别作妖 Lv7. 资深专家 2021-07-23

学习
titan Lv8. 研究员 2021-07-23

学习
zwjiang Lv9. 科学家 2021-07-17

学习学习
HZYY Lv5. 技术专家 2021-07-15

学习

没有更多评论了

国产派恩杰MOSFET经过大量TDDB实验，提供万年使用寿命级别器件

TDDB作为一种评测栅氧可靠性的实验方法，可以检测、评价MOSFET的栅氧质量，基于实验数据还可建立栅氧使用寿命预测模型、栅氧不良品筛选模型。派恩杰作为国内前沿的SiC MOSFEET供应商，每一批量产MOSFET都经过了大量TDDB实验，建立了精确的寿命预测模型。

原厂动态发布时间 : 2021-03-05

派恩杰获国家级专精特新“小巨人”企业认定，开启第三代半导体领域新篇章！

派恩杰半导体，自2018年9月3日创立至2024年9月3日，一路走来，风雨兼程，时光帮我们铭记历史，“芯”光帮派恩杰证明辉煌，365个往昔的日日夜夜汇成了派恩杰的六年，2024年9月3日是派恩杰的6周岁生辰，同时又有些特别，派恩杰在六周年之际获得了国家级专精特新“小巨人”企业认定，这标志着派恩杰半导体又一座里程碑的矗立。

原厂动态发布时间 : 2024-09-06

派恩杰的SiC MOSFET产品顺利通过AC BTI可靠性测试，性能稳定可靠

作为一种更接近实际应用的可靠性测试方法，AC BTI能够更加准确的评估SiC MOSFET芯片的可靠性，在同等试验条件下，平面栅的SiC MOSFET的AC BTI可靠性优于沟槽栅的可靠性。

原厂动态发布时间 : 2022-10-21

SiC-MOSFET让汽车及工业设备更小更高效，宽耐压，开关损耗降低50%

世强硬创联合瑶芯微，爱仕特，派恩杰，瞻芯电子，中电国基南方，带来让汽车及工业设备更小更高效的SiC MOSFET系列产品，最高1700V宽耐压，开关损耗降低50%。

活动发布时间 : 2023-04-14

派恩杰（PN Junction）碳化硅肖特基二极管和碳化硅MOSFET选型指南

目录- 碳化硅肖特基二极管碳化硅MOSFET

型号- P3D06010I2,P3D06020F2,P3M06120K4,P3D06010E2,P3D06016I2,P3M171K0G7,P3M173K0T3,P3M06120K3,P3D12010T2,P3D12040K2,P3M12080K4,P3D12040K3,P3M12080K3,P3D06002T2,P3M12040K3,P3D06004T2,P3M12040K4,P3D06006T2,P3D06008T2,P3M12025K4,P3M12080G7,P3M171K0K3,P3D06020I2,P4D06010F2,P3D12005E2,P3D06002G2,P3M06060T3,P3D06004G2,P3D06006G2,P3D06008G2,P6D12002E2,P3M06060G7,P3M171K0T3,P3D12030K3,P3D06010T2,P3D12030K2,P3M06060K3,P3D12015K2,P3M06060K4,P3M173K0K3,P3D06010G2,P4D06020F2,P4D06010I2,P3D06016K3,P3D06006F2,P3D06008F2,P6D06004T2,P3D12020K3,P3M06300D8,P3M06300D5,P3D12020G2,P3D12015T2,P3M12160K4,P3D06020T2,P3D12020K2,P3M12160K3,P3D06020P3,P3D12005K2,P3M12017BD,P3D06010F2,P4D06020I2,P3D06002E2,P3D06006I2,P3D06004E2,P3D06008I2,P3D06006E2,P3D06008E2,P3D12010K2,P3M06025K4,P4D06010T2,P3D12010K3,P3M07013BD,P3D12005T2,P3M06040K4,P3M06040K3,P3M12017K4,P3D06020K2,P3D12010G2,P3M17040K3,P3D06020K3,P3M17040K4

选型指南 - 派恩杰 PDF 中文下载

派恩杰碳化硅场效应管(SiC MOSFET)选型表

派恩杰推出碳化硅场效应管(SiC MOSFET)，覆盖常规封装TO247-3,TO247-4,TOLL,TO263-7等，RDS：13-3000毫欧，温度高达175℃

产品型号	品类	Blocking Voltage(V)	Package	RDS(ON) @25℃(mΩ)	Current Rating(A)	Qgd(nC)	Output Capacitance(pF)	Max Junction Temperature(℃)
P3M06025K3	碳化硅场效应管	650V	TO247-3	25mΩ	97A	34.7nC	297pF	175℃

选型表 - 派恩杰立即选型

P3M12020K4 N-Channel Enhancement Mode SiC MOSFET

型号- P3M12020K4

数据手册 - 派恩杰 - Ver. 1.3 - Mar. 2024 PDF 英文下载

【产品】具有开尔文引脚的车规级SiC MOSFET-P3M06025K4，栅氧层可靠性卓越，提升整体效率

派恩杰平面型SiC MOSFET P3M06025K4具有卓越的栅氧层可靠性，且高温下Rdson偏移小可获得更好的高温特性。采用TO247-4引脚封装，具有开尔文引脚，可降低源极寄生电感对门极电路的影响，提高效率。

产品发布时间 : 2022-11-22

派恩杰携最新车规级封装产品及更小的比导通电阻展品亮相PCIM Europe 2024展会

在刚刚落幕的PCIM Europe 2024展会上，派恩杰半导体带来最新车规级封装产品及更小的比导通电阻展品在本次展会中亮相，展示了公司在国际电力电子领域的卓越实力。展会期间，派恩杰不仅展示了拥有最新技术的产品和质量可靠的封装模块，还通过与国际客户及同行的深度交流，进一步巩固了公司在欧洲市场的地位。

原厂动态发布时间 : 2024-06-18

用于650V、1200V TO247-3L-4L 分立SiC MOSFET的双脉冲测试动态性能评估板

型号- P3M06040K4,P3M06060K3

评估板使用说明 - 派恩杰 PDF 中文下载

【经验】针对SiC串扰抑制方法的测试报告解析

本文将针对SiC串扰抑制方法的测试报告进行解析，本次采用派恩杰SiC MOSFET P3M12080K3进行串扰测试。P3M12080K3这个产品封装是TO247-3，这种封装相对来说串扰会更大，更便于观察电路对串扰大小的调节效果。

设计经验发布时间 : 2022-02-11

派恩杰·苏州大会主题演讲 | 碳化硅功率器件的技术现状与发展趋势

2024年5月22日-23日，由雅时国际主办的“2024半导体先进技术创新发展和机遇大会”于苏州召开，派恩杰作为第三代半导体领先品牌，拥有深厚的技术底蕴和全面的产业链优势，在碳化硅领域拥有深厚的量产经验，2023年已成功上车100多万辆新能源汽车。

原厂动态发布时间 : 2024-05-29

【元件】派恩杰半导体强势推出多款工规/车规碳化硅模块产品，掌握塑封、灌封两种工艺，全力助推新能源！

派恩杰作为一家专注于碳化硅MOSFET及功率模块的研发型公司，自2021年派恩杰第一款62mm模块发布开始，注重模块应用的高质量生产和卓越的设计开发技术，探索前沿工艺能力，在与产业链战略合作伙伴的一起努力下,持续推出重量级产品,积极进行品牌升级，贴合客户需求，让“梦想化作现实”。

产品发布时间 : 2024-05-11

A Strategic Partnership Established between Worldwide Leading Foundry X-FAB and A New Chinese SiC Rising Star - PN Junction Semiconductor

A few days ago, X-FAB Silicon Foundries and PN Junction Semiconductor announced that they have established a strategic partnership for the manufacturing of SiC wafers and have been cooperating for nearly three years.

原厂动态发布时间 : 2021-11-04

派恩杰半导体邀您参加PCIM Europe 2024

派恩杰半导体将于2024年6月11日至13日参加在德国纽伦堡会展中心举办的PCIM Europe.展会。作为电力电子、智能运动、可再生能源和能源管理领域领先的国际展览和会议，PCIM Europe.展会是一年一度的重要盛会，将汇聚全球范围内的专业人士、技术公司和行业领导者，共同探讨最新的技术趋势和创新解决方案。

原厂动态发布时间 : 2024-04-30