《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 電子元件 > 解決方案 > 碳化硅功率晶體的設計發展及驅動電壓限制

碳化硅功率晶體的設計發展及驅動電壓限制

2021-10-25
作者:英飛凌科技應用工程師張家瑞、黃正斌、張哲睿
來源:英飛凌

級結技術(superjunction),利用電荷補償的方式使磊晶層(Epitaxial layer)內的垂直電場分布均勻,有效減少磊晶層厚度及其造成的通態電阻。但是采用超級結技術的高壓功率晶體,其最大耐壓都在1000V以下。如果要能夠耐更高的電壓,就必須采用碳化硅材料來制造功率晶體。以碳化硅為材料的功率晶體,在碳化硅的高臨界電場強度之下,即使相同耐壓條件之下,其磊晶層的厚度約為硅材料的1/10,進而其所造成的通態電阻能夠有效被降低,達到高耐壓低通態電阻的基本要求。

在硅材料的高壓超級結功率晶體中,磊晶層的通態電阻占總通態電阻的90%以上。所以只要減少磊晶層造成的通態電阻,就能有效降低總通態電阻值;而碳化硅功率晶體根據不同耐壓等級,通道電阻(Channel resistance, Rch)占總通態電阻的比值也有所不同。例如在650V的碳化硅功率晶體中,通道電阻( Channel resistance,Rch)占總通態電阻達50%以上,因此要有效降低總通態電阻最直接的方式就是改善通道電阻值。 由通道電阻的公式,如式(1)可以觀察到,有效降低通道電阻的方法有幾個方向:減少通道長度L、減少門極氧化層厚度dox、提高通道寬度W、提高通道的電子遷移率μch、降低通道導通閾值電壓VT,或者提高驅動電壓VGS。然而幾種方法又分別有自身的限制。

3.jpg

4.jpg

5.jpg

6.jpg

7.jpg

實際上除了少數應用的功率晶體在電路工作時,只有一次的開或關動作,能以直流電壓驅動外,大部份交換式電源供應器內用于主開關的功率晶體都會采用高頻交流電壓驅動。從實際測試的結果來看,當在不同的門極閾值電壓之下,會有不同的門極截止電壓設計要求:提供較低門極閾值電壓的碳化硅功率晶體的供應商,會建議截止時采用負電壓驅動,以避免橋式相連的功率晶體在上下交互導通及截止時,減少受到寄生電容效應及門極回路電感在門極端產生感應電壓而產生上下管間的誤導通及燒毀;反之對于具有較高門極閾值電壓的碳化硅功率晶體而言,并不需要采用負電壓驅動,使用負電壓驅動不僅會增加電路的復雜度,也會加大門極閾值電壓往上的漂移量,如圖8所示,使用較高的正電壓或負電壓時,隨著功率晶體使用時間的增加,門極閾值電壓往上漂移的增量會更明顯,進而造成功率晶體的通態電阻值隨著使用時間的累積而慢慢增加。各品牌碳化硅功率晶體的門極閾值電壓的漂移量都有不同的數值,用戶在選用碳化硅功率晶體時必須先避免過高的正負電壓對門極閾值電壓帶來的負面影響。

8.jpg

綜上所述,目前碳化硅功率晶體的發展主要在于幾個方向:1.降低單位晶粒面積下的通態電阻;2.提高功率晶體門極可靠度3.在不影響驅動位準的大前提下降低驅動電壓位準。這些設計上的挑戰,都由碳化硅功率晶體的設計者來構思及突破,而主流的碳化硅功率晶體在結構上分為兩大類,平面式及溝槽式的碳化硅功率晶體,平面式的碳化硅功率晶體受限于晶體缺陷及電子遷移速度,大多采用較低的臨界門極電壓,并建議在橋式電路中采用負電壓截止驅動電路 ,用以減少在橋式電路中功率晶體交互驅動時可能產生的可能的誤導通;反之溝槽式的碳化硅功率晶體,采用具有較高電子遷移速度的晶體平面做為通道,可以設計較高的臨界門極電壓,并且不需要任何的負電壓截止驅動電路。對于碳化硅功率晶體的用戶而言,驅動電路設計相對簡單,只需要提高驅動電壓到合適的電壓值,就能夠享受碳化硅功率晶體帶來的優點。

本站內容除特別聲明的原創文章之外,轉載內容只為傳遞更多信息,并不代表本網站贊同其觀點。轉載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權歸版權所有權人所有。本站采用的非本站原創文章及圖片等內容無法一一聯系確認版權者。如涉及作品內容、版權和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經濟損失。聯系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。
主站蜘蛛池模板: 日本激情一区二区三区 | 日日爱影院| 国产精品嫩草视频永久网址 | 国产在线一区在线视频 | 亚洲图片视频在线观看 | 人人人人干 | 欧洲一区麻豆文化传媒 | 五月天毛片| 天天射天天射天天干 | 欧美日韩亚洲第一页 | 久草最新在线 | 日韩黄色在线播放 | 亚洲福利区 | 国内精品久久久久久久aa护士 | 日本久久中文字幕 | 色视频在线免费观看 | 一本大道香蕉在线 观看 | 亚洲国产成a人v在线观看 | 免费一级特黄特色大片在线观看看 | 日本特黄特色aaa大片免费欧 | www.亚色| 人人澡人人澡 | 亚洲伦理视频 | 亚洲欧美日韩三级 | 理论片中文字幕在线精品 | 成人久久久精品乱码一区二区三区 | 新神榜哪吒重生免费高清观看 | 最近免费中文完整视频观看 | 亚州视频一区 | 色y情视频免费看 | 波多野结衣视频在线观看 | 一级寡妇乱色毛片全场免费 | 亚洲精品免播放器在线观看 | 舔插视频 | 成人午夜视频免费 | 农村寡妇女人一级毛片 | 最近韩国日本免费观看mv免费版 | 国产免费一级高清淫日本片 | 亚洲精品午夜aaa级久久久久 | 夜夜操天天爽 | 天天好b|