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May . 2025

英飛凌凌感TV | Si IGBT和SiC MOSFET的技术差异

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欢迎大家收看《凌感TV》电机控制与驱动特辑,在特辑视频的第二期,我们邀请到英飞凌汽车电子事业部大中华区应用工程师耿旭旭为我们介绍Si IGBT 和 SiC MOSFET的技术差异。

Q1: Si和SiC材料特性的主要区别是什么?

A:有5个因素决定Si和SiC的材料在电力电子器件上的性能表现,分别是带隙、击穿场强、电子迁移率、电子漂移速率和热传导系数。


■ 宽禁带可以使器件在更高的温度下工作;

■ 10倍的耐压可以实现在同样厚度下更高的耐压能力;

■ 更快的电子漂移速率支持更高的工作频率和更小的开通损耗;

■ 3倍的热传导系数能带来更好的散热能力。这是Si和SiC材料特性的主要区别。

Q2: IGBT和MOSFET工作原理有什么不同?

A:IGBT在MOSFET的漏极侧增加了高掺杂的P层,从而实现了MOSFET的电压型栅极控制,同时实现在同等电压和电流下更低的导通压降。


但是SiC比Si的耐压强,所以SiC MOSFET厚度可以做薄,实现损耗的降低。

Q3: Si IGBT和SiC MOSFET在车规使用中的可靠性有哪些区别?

A:相对于Si,SiC的栅极氧化层挑战性更大,它的外在缺陷密度比Si高出3-4个数量级,它的可靠性决定了SiC的产品质量。相比于平面结构,垂直结构的栅极氧化层可以做的更厚,可以更有效的提升栅极氧化层的可靠性。

Q4: Si IGBT和SiC MOSFET驱动保护的区别是什么?

A:首先,在驱动电压上,Si IGBT一般采用-7V~15V的驱动电压,而SiC一般为-5V~18V,部分厂商的负压会到-2V,这主要是因为负压会影响栅极的可靠性,而18V的正压能有效降低导通压降。


其次,在短路上,Si IGBT和SiC MOSFET的短路失效机理不一样,SiC MOSFET的短路能力弱于Si IGBT,所以需要更低的DESAT检测电压以实现快速短路检测,同时短路时间也会更短。

Q5: Si IGBT和SiC MOSFET损耗有什么不同?

A:MOSFET是阻抗特性,而IGBT导通有个二极管压降,所以在小电流情况下SiC MOSFET的导通损耗比Si IGBT的导通损耗小;


同时SiC MOSFET的开通速度比Si IGBT的快,所以开关损耗也小。这样综合下来,SiC MOSFET在小电流下比Si IGBT的损耗小。

Q6: 一句话推荐英飞凌Si IGBT和SiC MOSFET结合的fusion解决方案。

A:得益于750V IGBT EDT3和第二代SiC MOSFET技术的良好匹配,英飞凌在第二代HP Drive封装上实现了单驱动的fusion模块,实现了在小电流下主要由SiC MOSFET工作,在大电流情况下辅以IGBT工作,这样在只需要30% SiC用量的情况下就实现了75%的边际效率提升。


文章来源:英飞凌官微

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