昕感带你看懂SiC MOSFET SOA曲线

时间： 2024-08-15 来源：昕感科技公众号

代理服务

技术支持

采购服务

SOA的全称是Safe Operating Area，中文名是安全工作区，指功率器件可以正常工作不被损坏的电流-电压区间。当下商用功率SiC MOSFET的数据手册中都会提供SOA曲线，方便工程师进行设计。本文昕感科技将带你详细了解SOA曲线。

01、为什么要有SOA曲线

下图给出功率MOSFET开关过程的电压电流波形示意图，器件开启时导通负载电流，电压和电流的比值为导通电阻；器件关断时阻断母线电压，漏电流近似为0。

从波形可以看出，开关过程中器件的电压电流不是同步变化的，以开启过程为例，t1-t2阶段，MOSFET电流开始上升，但依然承受高电压；t2-t3阶段，MOSFET电流为负载电流，两端电压开始下降。这是因为器件处于关断状态时，负载电流由并联的二极管续流，t1-t2阶段，电流开始由二极管转移到MOSFET，但此阶段因为二极管中存在正向电流，依然处于正偏状态，无法替MOSFET分担母线电压，只有在t2时刻后，二极管中无正向电流，才能进入反偏状态开始阻断母线电压。

这一过程在器件输出特性曲线中的对应关系如下，器件关断时阻断高电压，因为栅极电压小于阈值电压，电流近似为0；t1-t2阶段，栅极电压高于阈值电压，器件电流上升进入饱和区；t2阶段以后，器件电压下降，逐渐进入欧姆区。

可见开关过程中存在MOSFET同时导通大电流、承担高电压的时间段，即器件瞬时功率较高的时间段。在设计过程中，需要考虑这一阶段的大功率是否会损坏器件并造成系统失效，而判断依据就是电流、电压及持续时间是否在安全工作区内。

02、SOA曲线解读

以昕感N1M120080PK-A器件为例，SiC MOSFET的SOA曲线可以分为4个部分，如下图所示，本小节带大家介绍各个部分的含义。

① 电阻限制区：此区域下SiC MOSFET受导通压降的限制，边界线上电压和电流的比值为器件在最大结温下的导通电阻。如果器件的开启栅压或最大工作结温发变化，此区域的斜率也会相应调整。

② 最大电流限制区：此区域由器件能承受的最大电流限制，对应数据手册中的最大脉冲电流（I_D(pulse)），与bonding线设计、芯片尺寸等因素有关。

③ 最大功耗限制区：在给定壳温（T_c）下，此区域需要考虑避免器件的结温（T_j）超出最大限制。在热平衡状态下，器件的温升（T_j-T_c）等于耗散功率和热阻的乘积，这要求电流电压的乘积不能超出最大耗散功率。同样以昕感N1M120080PK-A器件为例，如下所示，数据手册中也给出了不同脉冲宽度、不同占空比下器件热阻的变化，可以根据实际系统需求对SOA曲线进行重新计算。

④击穿电压限制区：器件工作的漏源电压（V_DS）不能超出数据手册标注的最大额定电压，否则器件PN结可能被击穿。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由犀牛先生转载自昕感科技公众号，原文标题为:昕课堂丨带你看懂SiC MOSFET SOA曲线，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（0）

暂无评论

秒懂半导体封装技术——银烧结技术

银烧结技术，一种在300℃以下实现高可靠性连接的低温技术，正成为功率模块封装领域的焦点。该技术通过银颗粒间原子扩散实现互连，提供优异的导电和导热性能，满足高温应用需求。银烧结技术环保无铅，但面临设备和材料成本较高的挑战。随着技术优化，其在汽车电子、航空航天等领域有广泛应用前景。

2024-09-06 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

昕课堂丨一文了解SiC MOSFET鲁棒性原理

昕感科技基于车规平台推出的1200V SiC MOSFET系列产品拥有优异的鲁棒性。在800V母线电压条件下短路耐受时间达到3us，可以为系统提供充分的反应时间，提升了系统的可靠性。昕感N2M120007PP11同样拥有优秀的最大雪崩击穿耐受能量EAS 。

2024-10-31 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

解析SiC MOS的栅极驱动设计——驱动电压

SiC MOSFET的门极驱动设计并不复杂。和硅基IGBT、硅基超结MOSFET基本类似。设计上可简单分解为硅基IGBT的负压驱动设计能力+硅基超结MOSFET的高速开关设计能力。本文昕感科技将为您介绍SiC MOS的栅极驱动设计——驱动电压。

2024-09-05 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

京能集团副总经理陈国高一行莅临参观昕感科技

5月30日上午，北京能源集团副总经理陈国高一行前往无锡江阴，对北京昕感科技有限责任公司在江阴在建的特色工艺晶圆厂进行了深入的调研和参观。此次考察旨在增进双方了解，并就相关产业技术进行交流。

2024-06-07 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

清华大学电子系党委书记看望昕感科技，期待未来在集成电路领域的合作交流

2024年7月17日下午，清华大学电子系党委书记沈渊带队前往无锡江阴调研北京昕感科技有限责任公司在江阴特色工艺晶圆厂，集成电路学院校友、董事长王哲参与考察接待并进行交流座谈。昕感科技期待未来更多与清华大学在集成电路领域的合作交流。

2024-08-08 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

昕感科技（NEXIC）是聚焦于第三代半导体碳化硅功率器件和模块设计、开发和制造的高科技企业，成立于2020年9月，注册资本4300余万元，总部位于北京，并分别在无锡、上海和深圳设有芯片器件生产线和研发中心。

硅基MOSFET 硅基IGBT 碳化硅基SBD MOSFET IGBT功率模块 SiC功率模块

代理服务线上商城技术资料

北京特瓦特能源董事长王学启接待昕感团队

北京京能投资总监王潇与昕感科技创始人王哲访问特瓦特能源科技，双方就未来合作进行深入交流。特瓦特对昕感的SiC MOSFET和充电桩模组表示高度认可，并明确了合作方式。王潇希望在储充停车场站项目中尽快实现合作，共同推动技术迭代，打造有竞争力的产品。

2024-09-06 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

昕感科技将携SiC器件、SiC功率模块以及电源模组方案亮相2024慕尼黑上海电子展

2024年7月8号-10号，慕尼黑上海电子展将在上海新国际博览中心隆重举行。昕感科技作为大功率器件及模组解决方案IDM厂商，将携SiC器件、SiC功率模块，以及电源模组方案亮相。最新推出的1200V/7mΩ、1200V/13mΩ SiC MOSFET将会现场展出。展位号: E3馆 3166。

2024-07-05 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

无锡市委常委、江阴市委书记赴昕感科技视察指导，合力推动功率半导体芯片项目建设

2024年6月14日上午，无锡市委常委、江阴市委书记许峰以市人大代表的身份，深入一线、现场视察，听取民意、汇集民智，不断开创江阴高质量发展新局面。昕感科技作为代表企业受到许峰书记一行视察指导。江苏昕感科技有限责任公司专注于功率半导体芯片的研发及产业化，产品广泛应用于新能源汽车、光伏发电等领域。

2024-06-26 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

SiC器件在电动汽车无线充电的应用及技术优势

无线电能传输技术是一种新兴的充电技术，通过电磁感应原理将电能从发射侧装置传输到接收侧装置中，再通过功率变换电路给负载进行充电，从而实现非接触式充电。近年来，电动汽车无线充电技术备受关注，并逐步走向商业化应用。本文将重点探讨碳化硅器件在电动汽车无线充电的应用及技术优势。

2024-09-06 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

浅析昕感科技在沟槽SiC MOSFET方向的研究专利

为开发高质量的沟槽SiC MOSFET产品，昕感科技很早便开始先进沟槽型技术的布局，已形成沟槽型SiC MOSFET方案。目前已公开的先进沟槽型SiC MOSFET结构设计相关专利达到10项，其中9项已实现授权，专利文件中也都包含完整的电学仿真结果证明新结构的性能优越性，并附上完整的制造流程指导方案的实现。授权专利中的结构可以分为四大类，本文将给大家分别介绍其中的关键技术。

2024-07-09 - 设计经验代理服务技术支持采购服务