你的位置:首頁 > 互連技術 > 正文

                                          Qorvo SiC FET與SiC MOSFET優勢對比

                                          發布時間:2024-04-15 責任編輯:lina

                                          【導讀】眾多終端產品制造商紛紛選擇采用SiC技術替代硅基工藝,來開發基于雙極結型晶體管(BJT)、結柵場效應晶體管(JFET)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的電源產品。然而,Qorvo研發的SiC“共源共柵結構”FET器件(如圖2所示)使這項技術更進一步。這些器件基于獨特的“共源共柵結構”電路配置,將一個常開型SiC JFET器件與一個硅基MOSFET共同封裝,形成一個集成的常關型SiC FET器件。在接下來的段落中,我們將詳細闡述 Qorvo 研發的 SiC FET(共源共柵結構FET)相較于同類SiC MOSFET的顯著優勢。


                                          在之前一篇題為《功率電子器件從硅(Si)到碳化硅(SiC)的過渡》的博文中,我們探討了碳化硅(SiC)如何成為功率電子市場一項“顛覆行業生態”的技術。如圖1所示,與硅(Si)材料相比,SiC具有諸多技術優勢,因此我們不難理解為何它已成為電動汽車(EV)、數據中心和太陽能/可再生能源等許多應用領域中備受青睞的首選技術。


                                          Qorvo SiC FET與SiC MOSFET優勢對比

                                          圖1.硅與碳化硅的對比


                                          眾多終端產品制造商紛紛選擇采用SiC技術替代硅基工藝,來開發基于雙極結型晶體管(BJT)、結柵場效應晶體管(JFET)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的電源產品。然而,Qorvo研發的SiC“共源共柵結構”FET器件(如圖2所示)使這項技術更進一步。這些器件基于獨特的“共源共柵結構”電路配置,將一個常開型SiC JFET器件與一個硅基MOSFET共同封裝,形成一個集成的常關型SiC FET器件。在接下來的段落中,我們將詳細闡述 Qorvo 研發的 SiC FET(共源共柵結構FET)相較于同類SiC MOSFET的顯著優勢。


                                          Qorvo SiC FET與SiC MOSFET優勢對比

                                          圖2.Qorvo SiC FET(“共源共柵結構”FET)器件結構框圖


                                          與硅基器件相比,采用SiC可獲得哪些優勢

                                          SiC MOSFET或SiC FET與硅基器件相比擁有幾個顯著優勢。首先,SiC作為一種寬帶隙材料,具有更高的擊穿電壓,因而可以使用更薄的器件來支持更高的電壓。除此之外,SiC相較于硅基器件還有以下優勢:


                                          • 對于給定的電壓和電阻等級,SiC可以實現更高的工作頻率,因此可以減少無源器件的體積,從而減小整個系統的尺寸及成本

                                          • 對于更高的電壓等級(1200V或更高),SiC能夠以較低的功率損耗實現高頻開關;而在如此電壓等級下仍能勝任的硅基器件實際上幾乎不存在

                                          • 在任何給定的封裝中,SiC相對硅基產品具有更低的導通電阻和開關損耗

                                          • 在與硅器件相同的設計中,SiC能夠讓客戶獲得更高的效率、更出色的散熱性能,和更高的系統額定功率


                                          這些優勢同樣體現在Qorvo SiC FET的性能上。作為一種更新且功能更強大的器件,Qorvo SiC FET針對多種功率應用進行了優化,并帶來了以下額外收益:


                                          • Qorvo SiC FET的架構采用標準硅柵極驅動器,這使得從硅到SiC的過渡更加順暢,同時也為設計師提供了更大靈活性

                                          • 在給定封裝中,具有行業最低的漏-源導通電阻 RDS(ON),可最大程度提升系統效率

                                          • 更低的電容允許更快的開關速度,進而實現更高的工作頻率;這進一步減小了電感器和電容器等大體積無源元件的尺寸

                                          • 與硅基IGBT相比,SiC FET在更高電壓等級(1200V或更高)能夠實現更高的工作頻率。硅基IGBT雖然傳統上服務于這一細分市場,但通常速度較慢,僅在較低頻率下使用,因此開關損耗較高

                                          • Qorvo SiC FET器件能在給定RDS(ON)的條件下獲得更小的裸片尺寸,并減輕SiC MOSFET產品常見的柵極氧化物可靠性問題


                                          SiC MOSFET vs. Qorvo SiC FET:深入對比

                                          讓我們花一些時間更深入地了解SiC MOSFET與Qorvo SiC FET兩種功率技術間的差異。從下面的圖3中,我們會發現SiC MOSFET技術不同于Qorvo的集成SiC FET——這是精心設計的結果。Qorvo利用SiC JFET消除了SiC MOSFET的柵極氧化層,進而消除了溝道電阻,讓裸片尺寸更為緊湊。


                                          Qorvo SiC JFET較小的裸片尺寸成為其差異化優勢的一個關鍵所在,并通過圖4所示的‘RDS(ON) x A’(RdsA)品質因數(FOM)得到最佳體現。這意味著對于給定的芯片尺寸,Qorvo SiC FET提供了更低的導通電阻額定值;換言之,在相同的RDS(ON)條件下,Qorvo SiC FET所需的SiC裸片尺寸更小。Qorvo憑借在RdsA FOM方面的卓越表現樹立了行業領先地位;其所提供的超低額定電阻產品能適用TOLL和D2PAK等相對較小的行業標準封裝,讓這一點得以充分展現。


                                          Qorvo SiC FET與SiC MOSFET優勢對比

                                          圖3.SiC MOSFET與Qorvo SiC FET的比較


                                          Qorvo的SiC FET與SiC MOSFET相比具有更低的輸出電容Coss。輸出電容較低的器件在低負載電流下開關速度更快,電容充電延遲時間更短。這意味著,由于減少了對電感器和電容器等較大體積無源元件的需求,使得終端設備能夠實現更小的體積、更輕的重量、更低的成本,并獲得更高的功率密度。


                                          Qorvo SiC FET與SiC MOSFET優勢對比

                                          圖4.Qorvo SiC FET與SiC MOSFET競品對比


                                          SiC MOSFET還面臨以下技術挑戰:


                                          • SiC MOS溝道電阻高,導致電子遷移率較低

                                          • 在柵極偏壓較高的情況下,Vth可能發生漂移;這限制了柵極到源極的電壓驅動范圍

                                          • 體二極管具有較高的拐點電壓,因此需要同步整流


                                          然而,采用Qorvo SiC FET后,上述缺陷得以根本解決,原因如下:


                                          • SiC JFET 結構的器件上摒棄了MOS(金屬氧化物)結構,因此器件更加可靠

                                          • 相同芯片面積下,漏極至源極電阻更低

                                          • 電容更低,相當于更快的開關轉換和更高的頻率


                                          主要結論

                                          盡管市場上可供選擇的SiC功率半導體種類繁多,但在某些特定應用中,一些器件的表現確實比其它器件更為出色。Qorvo的集成SiC“共源共柵結構”FET技術便是其中的佼佼者;其憑借低RDS(ON)、低輸出電容,和高可靠性等獨特優勢提供了卓越性能。這些品質因數推動Qorvo的SiC FET技術在其它技術無法企及的領域大放異彩。此外,SiC FET的附加性能使其在AC/DC電源單元、DC/DC儲能和可再生能源應用,以及電動汽車快速充電器中實現更高的效率。


                                          免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯系小編進行處理。


                                          推薦閱讀:

                                          加速汽車電氣化:釋放封裝創新的力量

                                          如何計算放大器的輸入電阻(通俗易懂)

                                          意法半導體NFC標簽芯片擴大品牌保護范圍,新增先進的片上數字簽名功能

                                          處理穩壓器中高開關頻率的PCB布局

                                          ST 幫助松下自行車科技公司將人工智能引入電動自行車,以低廉的成本提升安全性

                                          特別推薦
                                          技術文章更多>>
                                          技術白皮書下載更多>>
                                          熱門搜索
                                          ?

                                          關閉

                                          ?

                                          關閉

                                          国产仑乱老女人|久久精品亚洲中文|精品国产sm最大网站在线观看|天天做夜夜爽视频