為什么SiC器件不能取代 IGBT？

??碳化硅(SiC)器件的生產(chǎn)工藝和技術(shù)日趨成熟，目前市場(chǎng)推廣的[敏感詞]障礙是成本。包括研發(fā)和生產(chǎn)成本，以及應(yīng)用中碳化硅器件替代 IGBT后，整個(gè)電路中驅(qū)動(dòng)電容電阻的成本。除非廠家推，而且真的可以降低成本，提高性能。畢竟，采用新事物會(huì)花費(fèi)很多。由于制造成本和產(chǎn)品良率的影響，目前阻礙SiC產(chǎn)品大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)的主要原因是價(jià)格偏高，一般是同類Si產(chǎn)品的10倍左右。雖然未來(lái)碳化硅(SiC)器件以技術(shù)進(jìn)步和成本降低取代IGBT是必然的，性能可能很強(qiáng)，但真正能成為大勢(shì)所趨的不僅僅是性能，還有成本和可靠性。
??碳化硅器件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。

??高效，高可靠：SiC  BJT產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)高效率、高電流密度和高可靠性，并可在高溫下順利工作。此外，SiC BJT具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性，其在高溫下的工作特性與常溫下沒(méi)有什么不同。SiC  BJT實(shí)際上擁有所有IGBT的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)解決了IGBT設(shè)計(jì)中的所有瓶頸。由于IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)，SiC  BJT是電流驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)工程師一開(kāi)始可能不習(xí)慣用SiC  BJT替代IGBT，但飛兆半導(dǎo)體等器件供應(yīng)商一般會(huì)提供參考設(shè)計(jì)，幫助工程師設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。未來(lái)引入專用驅(qū)動(dòng)芯片后，使用SiC  BJT將更加容易。

??低損耗，降低成本：SiC  BJT的Vce降低47%，Eon降低60%，Eoff降低67%。SiC  BJT可以提供市場(chǎng)上[敏感詞]的傳導(dǎo)損耗，室溫下Ron小于2.2毫歐姆。SiC  BJT可以提供最小的總損失，包括驅(qū)動(dòng)器損耗。碳化硅BJT是有史以來(lái)效率[敏感詞]的1200伏電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。SiC  BJT實(shí)現(xiàn)了更高的開(kāi)關(guān)頻率，其導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗低于IGBT  (30-50%)，因此在相同尺寸的系統(tǒng)中，輸出功率[敏感詞]可提高40%。從400伏到800伏的2KW升壓電路用硅IGBT實(shí)現(xiàn)時(shí)只能達(dá)到25KHz的開(kāi)關(guān)頻率，需要5個(gè)薄膜電容。但用SiC  BJT實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以達(dá)到72KHz的開(kāi)關(guān)頻率，并且只需要兩個(gè)薄膜電容，將散熱器和電感的尺寸減小了三分之一，即可以使用更小的電感，從而大大節(jié)省了系統(tǒng)的總BOM成本。

       提高電源開(kāi)關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)高頻化：傳統(tǒng)IGBT[敏感詞]的缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)速度慢，工作頻率低。當(dāng)它在關(guān)斷的時(shí)候，一個(gè)電流尾將導(dǎo)致關(guān)斷損失。SiC  BJT的開(kāi)關(guān)速度快，沒(méi)有IGBT  關(guān)斷作為電流尾，所以開(kāi)關(guān)損耗很低。在相同的額定耐壓下，SiC  BJT的導(dǎo)通電阻也低于IGBT的VCE(sat)，可以降低導(dǎo)通損耗。

       SiC  BJT[敏感詞]的應(yīng)用是3000W以上功率的電源設(shè)計(jì)。這些電源中的許多使用IGBT作為開(kāi)關(guān)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)成本和效率的優(yōu)化。如果設(shè)計(jì)工程師用SiC  BJT代替IGBT，很容易大大提高電源的開(kāi)關(guān)頻率，從而減小產(chǎn)品體積，提高轉(zhuǎn)換效率。由于頻率的提高，在設(shè)計(jì)上也可以減少外圍電路所需的電感和電容的數(shù)量，有助于節(jié)約成本。另一方面，SiC  BJT的開(kāi)關(guān)速度非?？?，可以在不到20nS的時(shí)間內(nèi)完成開(kāi)關(guān)動(dòng)作，甚至比MOSFET還要快，因此也可以用來(lái)替代MOSFET。與雙極IGBT器件相比，碳化硅BJT具有更低的導(dǎo)通電阻，可以進(jìn)一步降低傳導(dǎo)損耗。碳化硅BJT的高溫穩(wěn)定性和低漏電流已經(jīng)超過(guò)了IGBT和MOSFET。此外，它的內(nèi)阻隨著正溫度系數(shù)而變化，因此可以很容易地并聯(lián)用于大功率電源設(shè)計(jì)。

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