第17講：SiC MOSFET的靜態(tài)特性

商用的Si MOSFET耐壓普遍不超過(guò)900V，而SiC擁有更高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)上可以減少芯片的厚度，從而較大幅度地降低MOSFET的通態(tài)電阻，使其耐壓可以提高到幾千伏甚至更高。本文帶你了解其靜態(tài)特性。

1. 正向特性

圖1顯示了SiC MOSFET的正向通態(tài)特性。由于MOSFET是單極性器件，沒(méi)有內(nèi)建電勢(shì)，所以在低電流區(qū)域，SiC MOSFET的通態(tài)壓降明顯低于Si IGBT的通態(tài)壓降；在接近額定電流時(shí)，SiC MOSFET的通態(tài)壓降幾乎與Si IGBT相同。對(duì)于經(jīng)常以低于額定電流工作的應(yīng)用，使用SiC MOSFET可降低通態(tài)損耗。

圖1：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）通態(tài)壓降

圖2：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）與Si IGBT（CM600DX-24T）通態(tài)壓降對(duì)比

SiC MOSFET的通態(tài)壓降通常表現(xiàn)出與Si MOSFET不同的溫度依賴(lài)性。三菱電機(jī)的SiC MOSFET在約25℃附近呈現(xiàn)最小值，隨著溫度上升或下降，通態(tài)壓降也會(huì)增加。通態(tài)壓降與漂移層電阻和溝道電阻有關(guān)，這兩種電阻對(duì)溫度分別具有正、負(fù)依賴(lài)性。綜合這些特性，SiC MOSFET的通態(tài)壓降溫度特性如圖3所示。

圖3：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）通態(tài)壓降溫度特性

2. 反向?qū)ㄌ匦裕w二極管導(dǎo)通）

MOSFET在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上形成了一個(gè)從源極到漏極方向的PN結(jié)，稱(chēng)為體二極管（圖4）；因此，如果施加一個(gè)比PN結(jié)勢(shì)壘電位更高的電壓，就可以使MOSFET從源極到漏極方向?qū)ǎ▓D5）。然而，有些SiC MOSFET的電性能會(huì)因雙極電流流過(guò)體二極管而劣化，盡管比例非常小。迄今為止，三菱電機(jī)積累了大量關(guān)于體二極管可靠性的數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的模塊和用途，采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策，提供可放心使用的高可靠性SiC MOSFET。

圖4：SiC MOSFET體二極管

圖5：SiC MOSFET（FMF600DXE-24BN）體二極管正向壓降

3. 反向?qū)ㄌ匦裕系缹?dǎo)通）

當(dāng)向MOSFET的柵極施加正壓時(shí)，電流可以通過(guò)MOS溝道從源極流向漏極（圖6）。MOS溝道反向?qū)〞r(shí)的壓降和電流成正比關(guān)系（圖7），且源漏極壓降小于反并聯(lián)肖特基勢(shì)壘二極管（SBD）或體二極管導(dǎo)通時(shí)的壓降，因此在反向?qū)〞r(shí)，可以向柵極施加正偏壓以使MOS溝道導(dǎo)通，從而減少損耗。

圖6：在柵極正偏壓時(shí)SiC MOSFET反向電流通道

圖7：在柵極正偏壓時(shí)SiC MOSFET（FMF600DXE-24BN）反向?qū)▔航?/p>

文章來(lái)源：三菱電機(jī)半導(dǎo)體