【经验】SiC-MOSFET与IGBT的区别

时间： 2018-12-24 来源：ROHM

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本章将针对ROHM推出的SiC-MOSFET与IGBT的区别进行介绍。

与IGBT的区别：Vd-Id特性

Vd-Id特性是晶体管最基本的特性之一。下面是25℃和150℃时的Vd-Id特性。

请看25℃时的特性图表。SiC及Si MOSFET的Id相对Vd（Vds）呈线性增加，但由于IGBT有上升电压，因此在低电流范围MOSFET元器件的Vds更低（对于IGBT来说是集电极电流、集电极-发射极间电压）。不言而喻，Vd-Id特性也是导通电阻特性。根据欧姆定律，相对Id，Vd越低导通电阻越小，特性曲线的斜率越陡，导通电阻越低。

IGBT的低Vd（或低Id）范围（在本例中是Vd到1V左右的范围），在IGBT中是可忽略不计的范围。这在高电压大电流应用中不会构成问题，但当用电设备的电力需求从低功率到高功率范围较宽时，低功率范围的效率并不高。

相比之下，SiC MOSFET可在更宽的范围内保持低导通电阻。此外，可以看到，与150℃时的Si MOSFET特性相比，SiC、Si-MOSFET的特性曲线斜率均放缓，因而导通电阻增加。但是，SiC-MOSFET在25℃时的变动很小，在25℃环境下特性相近的产品，差距变大，温度增高时SiC MOSFET的导通电阻变化较小。

与IGBT的区别：关断损耗特性

前面多次提到过，SiC功率元器件的开关特性优异，可处理大功率并高速开关。在此具体就与IGBT开关损耗特性的区别进行说明。

众所周知，当IGBT的开关OFF时，会流过元器件结构引起的尾（tail）电流，因此开关损耗增加是IGBT的基本特性。

比较开关OFF时的波形可以看到，SiC-MOSFET（SCH2080KE）原理上不流过尾电流，因此相应的开关损耗非常小。在本例中，SiC-MOSFET＋SBD（肖特基势垒二极管）的组合与IGBT＋FRD（快速恢复二极管）的关断损耗Eoff相比，降低了88%。

还有重要的一点是IGBT的尾电流随温度升高而增加。顺便提一下，SiC-MOSFET的高速驱动需要适当调整外置的栅极电阻Rg。这在前文“与Si-MOSFET的区别”中也提到过。

与IGBT的区别：导通损耗特性

接下来看开关导通时的损耗，例子SCH2080KE。

IGBT在开关导通时，流过Ic（蓝色曲线）用红色虚线圈起来部分的电流。这多半是二极管的恢复电流带来的，是开关导通时的一大损耗。请记住：在并联使用SiC-SBC时，加上恢复特性的快速性，MOSFET开关导通时的损耗减少；FRD成对时的开关导通损耗与IGBT的尾电流一样随温度升高而增加。

总之，关于开关损耗特性可以明确的是：SiC-MOSFET优于IGBT。另外，这里提供的数据是在ROHM试验环境下的结果。驱动电路等条件不同，结果也可能不同。

关键要点：

SiC-MOSFET在Vd-Id特性方面，导通电阻特性的变化呈直线型，因此在低电流范围优于IGBT。

SiC-MOSFET的开关损耗大大低于IGBT。

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shakencity Lv7. 资深专家 2019-04-28

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