LLC等電路的高效諧振操作受到所選半導(dǎo)體及其特征的影響。在開關(guān)前必須釋放輸出電容COSS和存儲的能量EOSS，以硅MOSFET為例，在硅MOSFET中，這兩個(gè)值很高且可變。COSS的充電和放電操作本身也會產(chǎn)生損耗。SiC MOSFET的這兩個(gè)值通常較低，但無論是硅MOSFET還是SiC MOSFET，在制造過程中，MOSFET都必須在導(dǎo)通電阻與EOSS之間進(jìn)行權(quán)衡，所以RDS(ON)·EOSS是一個(gè)可用于比較的有用性能表征。另一個(gè)有用的性能表征是RDS(ON)·A，它是導(dǎo)通電阻和晶粒面積的乘積，這二者需要彼此折中，晶粒越小則每個(gè)晶圓的產(chǎn)量越高，越具有成本效益，但是溝道面積越小，導(dǎo)通電阻越高。

 

反向?qū)щ娞卣饕埠苤匾?，?ldquo;死區(qū)”時(shí)間的反向?qū)щ娺^程中，SiC MOSFET在體二極管上有很高的正向壓降，從而造成了導(dǎo)電損耗，而該壓降高于舊的Si-MOSFET技術(shù)的壓降。SiC MOSFET也有反向恢復(fù)能量，不過要比典型的Si-MOSFET好得多。GaN HEMT單元的反向恢復(fù)值十分低，因?yàn)樗鼈冎煌ㄟ^溝道反向?qū)щ?，但是如果采用?fù)關(guān)態(tài)柵極驅(qū)動電壓，則壓降會高于SiC MOSFET，該壓降會計(jì)入有效的總壓降中。雖然增強(qiáng)型GaN HEMT單元名義上關(guān)態(tài)柵極電壓為零，但是通常建議采用此負(fù)驅(qū)動以避免虛假打開和低閾值電壓。源極連接和柵極驅(qū)動回路的常見電感通常是瞬態(tài)電壓和高漏極di/dt的成因，后者可造成一定影響。在描述各種開關(guān)類型的溝道和反向?qū)щ姄p耗的影響時(shí)，性能表征RDS(ON)·Qrr十分有用。

 

比較開關(guān)技術(shù)選擇

 

表1中提供了在相同器件電壓和漏極電流等級下，兩種硅超結(jié)MOSFET、SiC-MOSFET、GaN HEMT單元和我們現(xiàn)在可以討論的替代性SiC FET的能夠影響效率的器件特征和性能表征的摘要。

 

表1：開關(guān)特征比較——650V/20A級

 

該表清楚地表明了相似等級的SiC MOSFET、GaN與硅超結(jié)MOSFET相比的動態(tài)特征的優(yōu)點(diǎn)，雖然導(dǎo)電損耗類似，但是前兩者到殼的熱阻和雪崩能量額定值Eas通常較差。然而，該表也將SiC FET作為一個(gè)替代產(chǎn)品列了出來。SiC FET是SiC JFET和硅MOSFET的共源共柵結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)通電阻要低得多，且由于通常采用銀燒結(jié)作為晶粒連接方式，其到殼的熱阻比其他器件要好很多。SiC FET的動態(tài)性能表征FOM與其他技術(shù)一樣出色，甚至好得多。

 

SiC FET的一大實(shí)用優(yōu)勢是其柵極驅(qū)動比SiC MOSFET和GaN單元簡單。SiC MOSFET必須在柵極驅(qū)動至18V左右才能實(shí)現(xiàn)全面增強(qiáng)，該值非常接近所示器件的絕對最大值23V。該柵極驅(qū)動電壓可變，且體現(xiàn)了一定的遲滯性。E-GaN單元的閾值電壓非常低，絕對最大值僅有7V左右，所以必須注意防止柵極電壓瞬變或過沖帶來的壓力。從比較中可以看出，SiC FET具有可靠的柵極，且閾值兼容Si-MOSFET，甚至是IGBT，因而可以在0-12V下安全驅(qū)動，且所述器件的絕對最大值為距離該驅(qū)動值很遠(yuǎn)的+/-25V。如果說應(yīng)用SiC FET會產(chǎn)生任何問題，那就是它非常快，有EMI、過沖和振鈴風(fēng)險(xiǎn)。Si-MOSFET柵極中的串聯(lián)電阻并不是控制這些風(fēng)險(xiǎn)的好方法，因?yàn)镾iC JFET柵極在共源共柵結(jié)構(gòu)中是隔離的。然而，事實(shí)表明，較小的RC緩沖電路是有效的解決方案，能很好地在EMI控制與盡量維持低損耗之間進(jìn)行折中。在有大寄生電感的電路中關(guān)閉大電流時(shí)，尤其如此。它還簡化了快速開關(guān)器件的并聯(lián)運(yùn)行。

 

您可以選擇在功率轉(zhuǎn)換器中使用寬帶隙器件來實(shí)現(xiàn)極高的效率，而過去，該應(yīng)用在很大程度上影響了使用哪個(gè)器件的決定。在所有常用拓?fù)渲?，使用UnitedSiC制造的SiC FET都能實(shí)現(xiàn)有用的性能提升。

 

 

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