【经验】简析Sic MOSFET相对于IGBT器件的三个优势：低导通损耗、低开关损耗、高驱动电压条件下更低导通电阻

时间： 2020-07-01 来源：世强

技术问答

ROHM的SCT2080KEHR是1200V，导通电阻是80mΩ，电流40A，封装TO-247-3的车规级Sic MOSFET，驱动电压范围VGSS在 -6V~+22V，驱动范围比较窄。本文以CT2080KEHR为例，对比市场通用的1200V/40A的TO-247-3的IGBT单管，说明Sic MOSFET在导通损耗和开关损耗上更具优势。

1:导通损耗更低

从图1的等效曲线可以看出，在150℃的温度条件下，1200V的IGBT和1200V的Sic MOSFET的导通压降和电流均是成正比关系。但是曲线中15A以内的低电流时，同样的电流条件下Sic MOSFET的导通压降远远低于Si IGBT的。例如当Id=10A时，对应的Sic MOSFET的Vds在1.2V左右，但是对应的Si IGBT的Vds在1.6V左右。Sic MOSFET导通损耗上相对于Si IGBT有25%左右的优势。

图1：Vds和Id的关系曲线

2：更低的开关损耗

从图2和图3的曲线数据可以看出，Si IGBT在关断时有拖尾现象，这种现象会延长关断的时间，根据关断能量E=U*I*t的关系，电流I和时间t越大，关断的损耗就越高。而Sic MOSFET在关断时就没有这种拖尾现象，相比Si IGBT电流I在更短的时间降低到零，同时下降的曲线时间t也相当于Si IGBT的1/4。同样的电压U下，电流I和时间t更小，开关的能量损耗E就会更低。

图2：Si IGBT的开关特性

图3：Sic MOSFET的开关特性

3：高驱动电压下，Sic MSOFET导通电阻更低，相应的导通特性更具优势。

Si IGBT一般是15V的驱动电平为主，从图3中曲线可以看出Sic MOSFET的导通电阻与驱动电压是正反比的关系，驱动电压在18V以上可实现最优的导通损耗。

图3：Vgs和Rdson的关系曲线

SCT2080KEHRC11Z的相关参数：

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SiC MOSFET 5kW 高效率无风扇逆变电路

描述- 采用了发挥碳化硅(SiC)MOSFET高频特性的Trans-link交错型逆变电路(1)、实现了5kW时的功率转换效率达到99%以上。在该电路拓扑中，平滑电抗器的电感量可以减小。由于电抗器的匝数减少、使铜损大幅度减少实现了高效率。在这份资料中，介绍这个全新的逆变器设计的例子。

型号- PS2501L-1,MCR18ERTJ200,NJM78L05UA,MCR03EZPJ332,MCR03EZPJ334,RK73B1JTTD104J,PC092-01-00,B4B-XH-A,TR10P,DE1E3KX222MA4BN01,RK73B1JTTD472J,GRM188B31H104KA92,RB751S-40,MB3P-90,RK73B2BTTD105J,RK73B2BTTD4R7J,PH-1X10RG2,RK73B1JTTD103J,B5B-PH-K-S,PH-2X09SG,SSM3K318T,GRM1851X1H472JA44,KRB-408,GRM188B11H103KA01,HOT-2608B,ELXZ350ELL101MF15D,TLP700A,SCT3030AL,GRM188R11H104KA93,MCR10ERTJ4R7,TC4069UBF,RK73B1JTTD102J,PC045-00-00,S4B-EH,MOSX1C1R0J,NJM431U,GRM185B31E105MA12,DE1E3KX102MA4BN01,2SCR542P,GRM188R71E104KA01,PH-2X04SG,FHU-2×4SG,MCR10EZPJ105,PH-2X08SG,RK73B1JTTD153J,RK73B1JTTD101J,MCR03EZPJ101,ADR-48-50-0R5YA,MCR03EZPJ102,MCR03EZPJ103,24LC64SN,EG01C,MCR03ERTJ302,CQ-3303,CT-6E-P5KΩ,TR008A,1SS355,NE555D,ECQE6103KF,MCR18ERTJ4R7,ES1A,GRM188B11H102KA01,PC089-01-00-50P,NJM2732M,BFC233920105,MB4P-90,MCR03ERTJ331,B3P-VH,TBD,STR-A6079M,ACPL-C87AT,SCS212AM,MCR18ERTJ1R0,TRANS-LINK,GRM1851X1H222JA44,2SAR542P,MOSX1C334J,MCR03ERTJ202,FHU-2X9SG,VDCT,UDZS5.1B,ECQE6104KF,ELXZ100ELL681MF15D,S3B-EH,RK73B1JTTD271J,2SC3325,PH-1X04SG,MCR03EZPJ152,GRM188R71E105KA12,ELXS451VSN561MA50S,GRM21BR71E105KA99,MCR03ERTJ470,RK73B1JTTD470J,SCT3017AL,RK73B2BTTD563J,RK73B1JTTD000J,TA48M05F,MCR03ERTJ102,MCR03ERTJ103,SBR1U150SA-13,FHU-2X8SG,450MPH105J,UCS2W220MHD

应用笔记或设计指南 - ROHM - Rev.001 - 2021.10 PDF 中文下载

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