Cree SiC power MOSFETs m\u00f6jligg\u00f6r h\u00f6gre blockeringssp\u00e4nningar i boostade, h\u00f6gfrekventa DC\/DC-omvandlingskretsar f\u00f6r minskad systemstorlek, vikt och kostnad genom \u00f6kad effektivitet. De arbetar med switchfrekvenser som \u00e4r tre g\u00e5nger snabbare \u00e4n kiselenheter f\u00f6r snabb switchning.<\/p>\n
Guy Moxey, Senior Director of Power products p\u00e5 Wolfspeed, A Cree Company, diskuterar UHAST-resultat f\u00f6r SiC MOSFETs.<\/p>\n
SiC-mosfets har l\u00e4gre resistans \u00e4n kiselkretsar och snabbare switchhastigheter, vilket m\u00f6jligg\u00f6r h\u00f6gre effektt\u00e4thet och f\u00f6rb\u00e4ttrad effektivitet i h\u00f6gsp\u00e4nningsapplikationer. Konstrukt\u00f6rer kan anv\u00e4nda dessa kompakta kraftomvandlare f\u00f6r att minimera systemkostnaderna.<\/p>\n
N\u00e4r m\u00e4rksp\u00e4nningen \u00f6kar tenderar de kritiska genomslagsf\u00e4lten (Vbf) f\u00f6r enheterna att minska och deras on-state-resistans (Rds(on)) b\u00f6rjar sjunka p\u00e5 grund av laddningsinjektion och -ackumulering i gateoxiden under str\u00f6msp\u00e4nning. Detta fenomen kallas laddningsinjektion\/ackumulering i gate-oxid.<\/p>\n
P\u00e5 grund av denna lavinsp\u00e4nning bildas sprickor i det dielektriska skiktet i grinden, vilket g\u00f6r att aluminiumk\u00e4llmetaller kan diffundera in i dessa sprickor och kortsluta enheten.<\/p>\n
Dessa sprickor leder till nedbrytning av kroppsdioder, vilket leder till minskad Vth f\u00f6r SiC MOSFETs n\u00e4r anslutningstemperaturen stiger, samt utarmning av deras begravda kanalomr\u00e5den.<\/p>\n
Sprickor i SiC MOSFETs kan undvikas genom h\u00f6gre maximal gate drive-sp\u00e4nning och minskade parasitiska induktanser, men deras tillf\u00f6rlitlighet i tuffa milj\u00f6er kr\u00e4ver avancerade f\u00f6rpacknings- och sammankopplingstekniker f\u00f6r att f\u00f6rb\u00e4ttra termiska f\u00f6rh\u00e5llanden, s\u00e4nka parasitiska parametrar och eliminera felmoder som p\u00e5verkar enhetens prestanda - till exempel genererar l\u00e5nga kablar mellan enhetsterminaler parasitiska induktanser som orsakar transienta \u00f6versp\u00e4nningar som skadar enheter; de kan till och med orsaka \u00f6verstr\u00f6msfl\u00f6de genom kroppsdioder som i slut\u00e4ndan leder till deras nedbrytning och felmoder som p\u00e5verkar enhetens prestanda.<\/p>\n
SiC:s bredare bandgap g\u00f6r att den kan arbeta vid h\u00f6gre str\u00f6mmar med tunnare material \u00e4n andra halvledarkomponenter, vilket minskar on-state-motst\u00e5ndet avsev\u00e4rt och g\u00f6r dess switchprestanda \u00f6verl\u00e4gsen. Den h\u00e4r kombinationen g\u00f6r SiC till ett utm\u00e4rkt val f\u00f6r kraftelektronikapplikationer som kr\u00e4ver h\u00f6g str\u00f6m\/sp\u00e4nning och samtidigt \u00e4r kostnadseffektiva per ampere.<\/p>\n
En viktig orsak \u00e4r att P-atomer som tillsatts under efteroxideringen har f\u00f6rb\u00e4ttrat gr\u00e4nssnittet mellan SiC och gateoxid, vilket skapar en barri\u00e4r mot Fowler-Nordheim-tunnelladdningar fr\u00e5n SiC-kiselns lednings- eller valensband in i oxidkanaler, vilket leder till betydligt mindre gate-l\u00e4ckstr\u00f6m j\u00e4mf\u00f6rt med torra och NO-gl\u00f6dgade SiC MOSFET:er.<\/p>\n
SiC MOSFETs har ocks\u00e5 mer motst\u00e5ndskraftiga drain-source PN-junctions j\u00e4mf\u00f6rt med Si IGBTs n\u00e4r de uts\u00e4tts f\u00f6r kortslutningssp\u00e4nning; en 1200 V\/12,5 A planar gate MOSFET kan faktiskt motst\u00e5 upp till fem g\u00e5nger mer lavinenergi j\u00e4mf\u00f6rt med en 600V\/16A Si IGBT samtidigt som den har ungef\u00e4r fem g\u00e5nger mindre die-storlek.<\/p>\n
P\u00e5 Cree f\u00f6rst\u00e5r vi att optimering av en elektronisk komponent inneb\u00e4r att man drar full nytta av dess potential. Det \u00e4r d\u00e4rf\u00f6r v\u00e5ra SiC-str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjningsenheter \u00e4r utrustade med verktyg som \u00e4r utformade f\u00f6r att hj\u00e4lpa kunderna att utforma s\u00e4kra och tillf\u00f6rlitliga system som anv\u00e4nder dem.<\/p>\n
I takt med att SiC MOSFET:ernas switchf\u00f6rluster minskar kommer de att kunna ers\u00e4tta kiselkretsar i till\u00e4mpningar d\u00e4r h\u00f6g blockeringssp\u00e4nning kr\u00e4vs, vilket leder till f\u00e4rre komponenter, mindre f\u00f6rpackningsstorlek och l\u00e4gre systemkostnader. Dessutom m\u00f6jligg\u00f6r h\u00f6gre switchfrekvenser effektivare kraftomvandling och f\u00f6rb\u00e4ttrad maskinstyrningsprestanda f\u00f6r applikationer som DC-DC-omvandlare, PFC- och boost-arkitekturer, industriella motordrifter och ombordladdare f\u00f6r elfordon.<\/p>\n
N\u00e4r man anv\u00e4nder h\u00f6ghastighets-SiC MOSFET:er i en kretstopologi m\u00e5ste man dock vara mycket f\u00f6rsiktig. Snabbt v\u00e4xlande sp\u00e4nningar och str\u00f6mmar kan \u00f6ka parasitiska induktanser och kapacitanser i en slinga, vilket kan leda till \u00f6versp\u00e4nning eller \u00f6verhettning. SiC-enheter \u00e4r mycket snabbare \u00e4n sina kiselmotsvarigheter med di\/di-hastigheter som \u00f6kar med en storleksordning, vilket inneb\u00e4r att de kan generera upp till 10 g\u00e5nger h\u00f6gre toppsp\u00e4nning eller str\u00f6m vid sina terminaler.<\/p>\n
F\u00f6r att hantera dessa utmaningar m\u00e5ste konstruktionen och driften av SiC MOSFET-grinddrivdon optimeras. Detta kan \u00e5stadkommas genom att \u00e4ndra grindmotst\u00e5ndet f\u00f6r att balansera sp\u00e4nningsspikar mot kopplingsf\u00f6rluster; anv\u00e4nda induktorer i ing\u00e5ngsmatningen f\u00f6r att undertrycka h\u00f6gfrekventa \u00f6verf\u00f6ringsf\u00f6rluster som annars skulle leda till \u00f6versp\u00e4nning vid enhetens grindar; samt anv\u00e4nda TCAD Sentaurus omfattande simuleringsmodell f\u00f6r finita element f\u00f6r att simulera komplexa witchingprocesser f\u00f6r plana och asymmetriska MOSFET:er, vilket ger fysisk insikt i begr\u00e4nsningar n\u00e4r det g\u00e4ller strategier f\u00f6r att f\u00f6rb\u00e4ttra kopplingsf\u00f6rlusterna.<\/p>\n
CoolSiC MOSFETs skiljer sig fr\u00e5n MOSFETs i kisel genom att deras driftstemperaturer kan h\u00e5llas mycket l\u00e4gre f\u00f6r att skydda gateoxidskiktet, vilket g\u00f6r dem l\u00e4mpliga f\u00f6r att minska systemets termiska motst\u00e5nd, minska storleken och effektivisera kraftdistributionsn\u00e4t.<\/p>\n
SiC MOSFET kan ocks\u00e5 bidra till att f\u00f6rb\u00e4ttra systemeffektiviteten genom att minimera switchf\u00f6rlusterna i inverterarkonstruktioner f\u00f6r alternativ energi som kr\u00e4ver DC-till-DC-omvandlingssteg - och i vissa fall till och med minska de totala systemkostnaderna med 50% j\u00e4mf\u00f6rt med en IGBT-l\u00f6sning.<\/p>\n
MOSFETs med kiselkarbid ger betydande energieffektivitetsvinster n\u00e4r de anv\u00e4nds i buck- och boost-omvandlare f\u00f6r applikationer som industriella motordrifter, h\u00f6geffektsarkitekturer f\u00f6r datacenter och PFC-kretsar. Deras l\u00e4gre effektf\u00f6rlust minskar ocks\u00e5 systemv\u00e4rmen genom att avsev\u00e4rt minska systemvikten och kostnaden.<\/p>\n
Konstrukt\u00f6rer av kraftelektronik kan dra nytta av dessa f\u00f6rdelar och den h\u00f6gre blockeringssp\u00e4nningen hos en 1200V Z-FET SiC MOSFET f\u00f6r att implementera all-SiC versioner av kritiska h\u00f6geffektskopplingskretsar och system med imponerande energieffektivitet, effektt\u00e4thet och systemstorleksreduktion som inte \u00e4r m\u00f6jlig med kommersiella kiselkraftkretsar med j\u00e4mf\u00f6rbara prestanda. Halvledarmaterial med brett bandgap medf\u00f6r dock sina egna unika problem, inklusive tr\u00f6skelsp\u00e4nningsvariationer och instabilitet vid f\u00f6rsp\u00e4nningstemperatur (BTI), som m\u00e5ste f\u00f6rst\u00e5s och utv\u00e4rderas f\u00f6r att optimera enhetens prestanda i praktiska till\u00e4mpningar.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Cree SiC power MOSFETs enable higher blocking voltages in boost, high-frequency DC\/DC conversion circuits for reduced system size, weight and cost through increased efficiency. They operate at switching frequencies three times faster than silicon devices for fast switching action. Guy Moxey, Senior Director of Power products at Wolfspeed, A Cree Company, discusses UHAST results for… L\u00e4s mer \"Cree SiC MOSFET<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-410","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/410","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=410"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/410\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":411,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/410\/revisions\/411"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=410"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=410"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=410"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}