【技术】在与Si MOS/SiC MOS的比较中了解SiC FET导通电阻随温度产生的变化

时间： 2020-12-23 来源：UnitedSiC

从数据表比较SiC开关性能可能很困难。 SiC MOSFET似乎具有较低的导通电阻温度系数的优势，但是与UnitedSiC FET相比，这明显存在更高的潜在损耗和整体效率不足。

俗话说“比较是可恶的”，现代电力转换器的设计者们不得不从一系列竞争性的“最佳性能”要求中，冷静地比较电源开关的应用。问题在于如果不考虑其与其他措施之间的权衡，就无法说单个电参数会更好。导通电阻就是一个很好的例子——用户必须在制造商建议的栅极驱动电压，相同结温和漏极电流以及相同封装的情况下比较具有相同额定电压的零件。

Si MOSFETs, SiC MOSFETs 和 SiC FETS地位竞争

在更高的电压下，从几百伏以上，Si MOSFETs, SiC MOSFETs 和 UnitedSiC FETs正在争夺位置，数据表通常给出特定额定电压、结温和栅极驱动电压下的R_DS（ON）值。例如，UnitedSiC最近发布的UJ4C075018K4S零件给出了在20A漏极电流下，V_GS=12V和25°C至175°C时的导通电阻值。由此可以很容易地推导出该部件在给定温度下R_DS(ON)的温度系数，Tj =125°C时R_DS(ON)的温度系数约为+70-75%。

650V SiC MOSFET的拥护者可能会指出，对于其他类似的器件，在Tj=125°C时，他们看到的数值通常是+20-25%。是不是好了三倍？首先，一定的温度系数是必要的，以迫使裸片中的多个单元共享电流而不会出现热点和热失控。同样，设计人员依靠正值能够使器件具有自然电流共享并联。

SiC MOSFET电阻主要由其反向沟道控制

SiC MOSFET的R_DS（ON）较低值的温度系数实际上表明正在发生更深的影响；MOSFET和JFETS是“单载子”器件，电子流经不同区域：衬底，漂移层，JFET区域和沟道等。在650V SiC MOSFET中，反相通道控制着总电阻，而总电阻实际上随温度而降低。沟道电阻与（自由载流子的数量x电子反转层迁移率）成反比，并且随着温度的升高，阈值电压降低，沟道中自由载流子的数量增加，因此电阻减小。其余器件区域的正温度系数（即JFET，漂移层和衬底电阻）抵消了这种影响，从而产生了轻微的净正Tc值。在SiC JFET中，没有反向通道可以抵消JFET，漂移层和衬底的正温度系数。同时，低压Si MOSFET仅占总导通电阻的一小部分，这解释了比SiC MOSFET更高的Tc值，但说明的是，与非理想SiC反转层相关的损耗在SiC FET中也不存在（图1）。

图1 典型的SiC MOSFET沟槽结构和UnitedSiC FET显示没有损耗的SiC MOS反向沟道，从而导致较高的导通电阻温度系数，但损耗较低

SiC FET的总传导损耗较低

当查看绝对值时，关键就来了。如图2，比较650/750V器件的R_DS（ON），UnitedSiC FET始于25°C，约为SiC MOSFET导通电阻的三分之一，而在150°C时仍高出近2倍，对于相同的有源芯片面积，其导通损耗约为一半。

图2 UnitedSiC FET具有较高的导通电阻Tc，但绝对值较低

最终结果是，使用UnitedSiC FET可以降低总传导损耗，并具有R_DS（ON）的正常正温度系数，以确保单元和并联器件之间有效地共享电流。显然有必要确保比较是正确的，并了解其背后的机制——它可以揭示实际重要的方面：降低总体损失。

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描述- 本指南提供了使用RC阻尼器与快速开关SiC器件的实际解决方案和指导。通过实验双脉冲测试（DPT）结果验证了该解决方案。阻尼器损耗被精确测量，以帮助用户计算阻尼电阻的功率等级。分析了阻尼器在硬开关和软开关应用中的有益影响。附带的“使用阻尼器开关快速SiC FET”应用笔记可在https://unitedsic.com/wp-content/uploads/appnotes/Snubber%20AppNotes_V8.pdf找到。指南中包含了基本假设、阻尼器规则、BOM清单和注意事项。

型号- UJ3C065080T3S,UF3C065040T3S,UF3C120080K3S,UJ3C065030K3S,C1808C681JGGAC7800,UF3C065040B3,UF3C065080B3,CRCW201010R0JNEFHP,UFK3S,UJ3C065080B3,UF3SC065030D8,UJ3C120040K3S,UF3C065030T3S,UFS3C120040B7S,UF3C065080K3S,UF3C065030K4S,CRCW25124R70JNEGHP,UJ3C065030B3,UF3CXXXYYYK3S,C1206C680JGGAC7800,UF3C120040K4S,UF3C065030B3,KTR18,UF3C120150B7S,UF3C065040K4S,C1206C151JGGAC7800,UJ3C065030T3S,UF3C065030K3S,UJ3C120150K3S,CRCW20104R70JNEFHP,UF3C065080B7S,UF3CXXXYYYK4S,202R18N101JV4E,SR1206FR-7W4R7L,UF3C120080B7S,KTR18EZPF10R0,UF3C065080T3S,UF3C120040K3S,UF3C120150K4S,UF3C065040K3S,UJ3C120080K3S,UJ3C065080K3S,KTR18EZPF4R70,UF3C120080K4S,CRCW251210R0JNEGHP,UF3SC065030B7S,C1206C221JGGAC7800,C1210C331JGGACTU,SR1206FR-7W10RL,UF3SC065040D8,UF3C120150K3S,SR1206,UF3SC065040B7S,UF3C065080K4S,202R18N470JV4E

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