本帖最后由 天之骄子LJJ 于 2016-9-29 20:58 编辑
在电力电子行业中，宽禁带半导体材料非常火热。以硅器件为基础的大功率场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等器件的开关性能己随其结构设计和制造工艺的相当完善而接近其由材料特性决定的理论极限，依靠硅器件继续完善和提高电力电子装里与系统性能的潜力已十分有限。因此，对SIC电力电子器件的研究与开发随之形成热点。
目前我对这一方向也有很强烈的兴趣，也借助21IC这次平台与更多的小伙伴们交流分享，共同进步。
作为一种宽禁带半导体材料，碳化硅不但击穿电场强度高、热稳定性好，还具有载流子饱和漂移速度高、热导率高等特，可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件，应用于硅器件难以胜任的场合，或在一般应用中产生硅器件难以产生的效果。使用宽禁带材料可以提高器件的工作温度，同时工作频率也大大提高。
目前SIC器件主要有碳化硅二极管、碳化硅晶闸管、碳化硅IGBT、碳化硅MOSFET等，下面我主要介绍一下碳化硅MOSFET的情：
功率 MOSFET 具有理想的栅极绝缘特性、高速的开关性能、低导通电阻和高稳定性，在硅基器件中，功率 MOSFET 获得巨大成功。同样，碳化硅 MOSFE 也是最受瞩目的碳化硅功率开关器件，其最明显的优点是，驱动电路非常简单及与现有的功率器件(硅功率 MOSFET 和 IGBT)驱动电路的兼容性。碳化硅功率 MOSFET 面临的两个主要挑战是栅氧层的长期可靠性问题和沟道电阻问题。
随着碳化硅 MOSFET 技术的进步，高性能的碳化硅 MOSFET 也被研发出来，已有研究结果报道了具有较大的电压电流能力的碳化硅 MOSFET器件。三菱公司报道的 1.2 kV 碳化硅 MOSFET 器件的导通比电阻比硅基的CoolMOS的性能指数好 15~20 倍。美国 Cree 公司报道了8.1mm*8.1 mm、阻断电压 10kV、电流 20A 的碳化硅 MOSFET 芯片，其正向阻断特性如下图所示。
图1 正向阻断特性
通过并联这样的芯片得到的模块可以具备 100 A 的电流传输能力。该器件在 20V 的栅压下的通态比电阻很小，同时具有较好的高温特性，在200 ℃条件下，零栅压时可以实现阻断 10kV 电压。
图2 CAS300M12BM2
我使用过CREE公司的CAS300M12BM2型号的SiC IGBT模块，最大导通电压1200V，与使用Si功率的电源装置相比，由开关损失引起的功率损耗可降低5倍以上。CAS300M12BM2可改善装置整体的转换效率，而且能将开关频率提高，从而能够缩小外置部件，因此可削减电源装置整体的体积和重量。在感应效率达到99%的同时，CAS300M12BM2在高频感应加热系统可减少2.5倍的电源模块数。CAS300M12BM2的转换效率和性能可使设计师减少冷却片和散热片，降低系统的热要求，提升两倍的功率密度并降低系统成本，最终减少了用户的成本。可用于感应加热设备、电机驱动器、太阳能和风能逆变器、UPS和开关电源等设备，未来的应用空间更大。
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