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SiC MOSfet与普通Si MOSfet的区别

SiC-MOS管是以碳化硅半导体材料为基础的金属氧化物半导体场效应管,与传统的硅MOS管有很大的不同。下面从材料、特性、工作原理及应用等方面详细介绍两者的区别。

1、物质差异

顾名思义,普通MOS大部分使用的是硅材料,而SiC-MOS使用的是碳化硅(SiC)半导体材料。该材料具有高熔点、高硬度、高导热性、高耐辐射性、高温稳定性等优异性能。其热导率和能带隙均高于硅材料。

2、特性差异

1)耐压高:SiC器件的耐压是等效硅器件的10倍。SiC-MOS最大可以承受几万伏的电压,其通态电阻不是很大。普通Si-MOS耐压基本都在1000V以下。

2)高温特性好:耐高温、散热能力强。SiC的禁带宽度、热导率约是Si的3倍,可承受温度更高,高热导率也将带来功率密度的提升和热量的更易释放,冷却部件可小型化,有利于系统的小型化和轻量化。

3)切换速度块:SiC-MOS导通速度快,开关速度快,可以实现更高频率、更高效率的功率转换。

4)耐辐射性好:Si-MOS由于其原材料具有很高的抗辐射能力,适用于高辐射剂量和强电磁干扰的环境。

5)导通电阻低:与Si-MOS相比,SiC-MOS在高温下工作时导通电阻较低,可降低功率损耗。

6)驱动电压高:

SiC与Si-MOS相比,由于漂移层电阻低,通道电阻高,因此具有驱动电压即栅极-源极间电压Vgs越高导通电阻越低的特性。下图表示SiC的导通电阻与Vgs的关系。    

导通电阻从Vgs为20V左右开始变化(下降)逐渐减少,接近最小值。一般的IGBT和Si-MOS的驱动电压为Vgs=10~15V,而SiC建议在Vgs=18V左右驱动,以充分获得低导通电阻。也就是说,两者的区别之一是驱动电压要比Si-MOS高。与Si-MOS进行替换时,还需要探讨栅极驱动器电路。

7)内部栅极电阻大

SiC元件本身(芯片)的内部栅极电阻Rg依赖于栅电极材料的薄层电阻和芯片尺寸。如果是相同设计,则与芯片尺寸成反比,芯片越小栅极电阻越高。同等能力下,SiC的芯片尺寸比Si元器件的小,因此栅极电容小,但内部栅极电阻增大。例如,1200V 80mΩ产品(S2301为裸芯片产品)的内部栅极电阻约为6.3Ω。

这不仅局限于SiC,MOSFET的开关时间依赖于外置栅极电阻和上面介绍的内部栅极电阻合在一起的综合栅极电阻值。SiC的内部栅极电阻比Si-MOS大,因此要想实现高速开关,需要使外置栅极电阻尽量小,小到几Ω左右。  

3、应用领域的差异

普通MOS管主要用于低频电子应用,如电源管理和信号放大。SiC-MOS管主要应用于电动汽车、航空航天和国防等高温、大功率、高频和高压应用领域。

总之,SiC-MOS与Si-MOS在材料、特性、工作原理、应用领域等方面都有很大的区别。SiC-MOS管能在高温、高压、大功率和高频环境下工作,在一些特殊应用领域得到了广泛的应用。

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htwdb
LV.6
2
05-25 15:41

普通MOS管使用的是硅材料,而碳化硅MOS管使用的是碳化硅(SiC)半导体材料。

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沈夜
LV.7
3
05-25 17:40

谢谢分享,又学到很多有用的知识了

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千影
LV.5
4
05-25 17:52

SiC-MOS技术革新,为高频高温领域带来新机遇。

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05-26 20:47

氮化硅耐高温更出色

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XHH9062
LV.9
6
05-26 22:01

碳化硅的耐压跟电流都比硅的要高

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only one
LV.6
7
05-26 23:50

普通MOS大部分使用的是硅材料,而SiC-MOS使用的是碳化硅(SiC)半导体材料,成本会高一些把

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阿飞啊
LV.5
8
05-28 13:57

驱动电压 SiC-MOSFET与Si-MOSFET相比,由于漂移层电阻低,通道电阻高,因此具有驱动电压即栅极-源极间电压Vgs越高导通电阻越低的特性。

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Marcia
LV.5
9
05-28 14:07

要实现高速开关,需要尽量减小外部栅极电阻,通常在几Ω左右

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Marcia
LV.5
10
05-28 14:07

要实现高速开关,需要尽量减小外部栅极电阻,通常在几Ω左右

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Marcia
LV.5
11
05-28 14:08

收藏!学习!

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05-28 14:15

不错的文章,学习了  

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旻旻旻
LV.6
13
06-16 16:59

SiC MOSFET的内部栅极电阻可能比Si MOSFET大,这可能影响开关速度

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CDJ01
LV.5
14
06-24 22:19

碳化硅和氮化镓是趋势,就看什么时候成本能下来了

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cwm4610
LV.5
15
06-25 08:20

Sicmosfet 和 si mosfet主要的区别就是效率问题,以及散热。

做到这两点应该是很好的。

当然,Sicmosfet价格有点高

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06-25 09:22

MOSFET的开关速率和外置栅极电阻以及内部栅极电阻有关

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小布叮
LV.4
17
06-25 18:50

一般碳化硅用在高压大电流场合,低压场合还是用普通的经济型高。

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dy-StTIVH1p
LV.8
18
06-25 20:31

介质不同导致传输速度不同

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沈夜
LV.7
19
06-26 00:33

结合能源转型趋势,如何优化SiC-MOSFET的使用?

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XHH9062
LV.9
20
06-26 15:13

目前还是硅MOS的应用量大吧

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方笑尘MK
LV.6
21
07-17 19:41

SiC MOSFET对驱动电路的要求较高,需要特定的驱动电压和负压关断

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