碳化硅何以英飛凌？—— SiC MOSFET性能評價的真相
發布時間：2025-6-13 15:54
發布者：唯樣商城
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在碳化硅（SiC）技術的應用中，許多工程師對SiC的性能評價存在誤解，尤其是關于“單位面積導通電阻（Rsp）”和“高溫漂移”的問題。作為“碳化硅何以英飛凌”的系列文章，本文將繼續為您揭開這些誤區的真相（誤區一見：碳化硅何以英飛凌？—— 溝槽柵技術可靠性真相），并介紹英飛凌如何通過技術創新應對這些挑戰。 常見誤區2： “SiC的性能主要看單位面積導通電阻Rsp，電阻越小，產品越好。 與平面柵相比，溝槽柵SiC的電阻在高溫下漂移更大，這是否會影響可靠性” 01、多元化的性能評價更全面 ● Rsp并非唯一評價標準 雖然Rsp越小，導通損耗越低，但SiC器件的終極目標是長期可靠地實現更高效率的能源轉換。因此，除了導通損耗，開關損耗、封裝技術、魯棒性和可靠性同樣重要。 ● 開關損耗的重要性 芯片自身的損耗，主要取決于開關損耗和導通損耗。不同的應用兩種損耗的比例非常不同，在高頻硬開關應用中，開關損耗的占比等同于甚至可能超過導通損耗。英飛凌的第二代SiC技術，不僅在Rsp上領先，開關損耗也是業界最低的。（見對比圖） ● 封裝技術的優化 英飛凌原創的.XT超級擴散焊技術，取代了傳統焊料層，顯著降低30%的結殼熱阻，應用中可提升15%的輸出能力。此外，英飛凌模塊的雜散電感設計也得到了優化，減少了尖峰電壓的沖擊與震蕩。 ● 魯棒性和可靠性 魯棒性，反應的是極端動態工況下的性能表現（長期滿載、長期戶外等惡劣環境），英飛凌的SiC產品已經擁有超過十年以上的光伏等戶外場景的長期驗證； 可靠性，是長期工作穩定性及使用壽命。英飛凌采用的是更為嚴苛、超越行業JEDEC標準的可靠性測試標準，再追加上我們篩選柵極氧化層缺陷的高效測試方法，英飛凌的可靠性足得到最大化的保障。 （關于可靠性的深入解讀，請參考“碳化硅何以英飛凌”系列文章一） 
02、高溫漂移的真相 溝槽柵SiC的導通電阻在高溫下漂移更大，這是否會影響可靠性？ ● SiC材料的物理特性： SiC的導通電阻（Rdson）構成中，有兩個重要的參數：溝道（Channel）電阻和外延層+JFET（Drift+JFET）電阻。外延層和JFET電阻會隨溫度升高而上升，這是SiC材料的物理特性。 ● 溝槽柵的溫度特性： 溝槽柵的溝道電阻經過優化，電子就像在高速隧道中行駛，溝道電阻占比更小，因此外延層電阻占比更大，導致Rdson隨溫度升高而上升的現象更顯著。這種正溫度特性并不影響器件的可靠性。 ● 平面柵的溫度特性： 平面柵的水平溝道缺陷率較高，電子在通過時容易被捕獲，但隨著溫度升高，電子的捕獲-釋放過程更加活躍，導致溝道電阻隨溫度上升而下降，補償了外延層電阻的上升。這種溫度漂移不明顯的背后，其實只是兩種電阻溫度特性相互抵消后的表現而已。它恰恰證明了，平面柵的水平溝道缺陷帶給導通性能的影響是客觀存在的，這也會對碳化硅產品的可靠性產生隱患。 從平面柵廠家的最新發布數據中，平面柵的最新一代技術也在不斷優化溝道電阻，優化后的平面柵，也被發現其最新技術的溫度漂移會比上一代更明顯。伴隨更多的碳化硅器件廠家開始轉向溝槽柵Trench技術，導通電阻的溫度漂移現象會越來越常見。 理解溫度漂移本身只是理解了參數現象，最終我們還是要解決客戶的實際使用問題。為了便于客戶設計，英飛凌CoolSiC™ MOSFET G2的規格書可以提供高溫下導通電阻的最大值，讓客戶的設計減少不必要的降額設計，從而用足器件的最大出力。 結論： ● SiC性能評價原則是多元的，有開關損耗、導通損耗、封裝熱阻/雜感、魯棒性及可靠性等。 ● 高溫漂移現象反映了SiC的物理特性，英飛凌為用戶提供全面完善的設計參數，便于更高效地用足器件性能。
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