SiC MOSFET 的優(yōu)點(diǎn)
　　SiC MOSFET 的根本優(yōu)勢(shì)源自碳化硅材料本身。與傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體相比，SiC 因其卓越的物理和電氣特性而脫穎而出。由于碳化硅的帶隙比硅大，因此可以承受更高的溫度和電壓。由于這種品質(zhì)，傳導(dǎo)和開關(guān)損耗都被化，從而提高了能源效率。
　　SiC 強(qiáng)大的導(dǎo)熱性還有助于減少熱量，從而可以創(chuàng)建輕質(zhì)且節(jié)省空間的電力系統(tǒng)。在電力電子領(lǐng)域，良好的熱管理對(duì)于設(shè)備的可靠性和耐用性至關(guān)重要，因此這種質(zhì)量至關(guān)重要。
　　作為 SiC MOSFET 的生產(chǎn)商，瑞能半導(dǎo)體完全有能力引領(lǐng)這一技術(shù)變革。他們對(duì)研發(fā)的奉獻(xiàn)精神，以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的重視，使他們成為半導(dǎo)體行業(yè)的供應(yīng)商。
　　WNSC2M1K0170B7：技術(shù)規(guī)格
　　出于多種原因，碳化硅 (SiC) 和其他寬帶隙材料優(yōu)于硅。首先， SiC 的帶隙比硅大，SiC 的典型值約為 3.26 電子伏特 (eV)，硅的典型值約為 1.12 eV。SiC 器件由于帶隙增大，非常適合高功率和高溫應(yīng)用，這使得它們能夠在更高的溫度下工作而不會(huì)損壞或擊穿。如數(shù)據(jù)表中所示，WNSC2M1K0170B7 SiC MOSFET 的結(jié)溫 (T J ) 范圍為 -55°C 至 +175°C。該值高于硅基 MOSFET 晶體管的值，后者的 T J(max)通常為 150°C。
　　其次，電子遷移率的關(guān)鍵參數(shù)SiC 中的顯著高于硅中的。更高的電子遷移率提高了電荷載流子穿過材料的速度，有助于電子設(shè)備更快的開關(guān)速度。這一特性在效率至關(guān)重要的電力電子應(yīng)用中特別有利，因?yàn)樗梢越档蛡鲗?dǎo)損耗和開關(guān)損耗。電子（N溝道MOSFET）和空穴（P溝道MOSFET）的速度可以通過電場(chǎng)加速，并且這種加速通過它們各自的遷移率（μ）來量化。遷移率 (μ) 定義為速度與電場(chǎng) (E) 的比率。遷移率 (μ) 的增加對(duì)應(yīng)于電導(dǎo)率的增強(qiáng)，從而導(dǎo)致電阻降低。用于描述可達(dá)到的速度的術(shù)語稱為飽和漂移速度。
　　像WeEn WNSC2M1K0170B7 這樣的SiC MOSFET 的飽和漂移速度為2.7 · 10 7 cm/s，比硅高得多（~ 1.0 · 10 7 cm/s）。這一特性使器件能夠在高開關(guān)頻率下運(yùn)行，而不會(huì)導(dǎo)致開關(guān)損耗和發(fā)熱問題。
　　電子遷移率是衡量電子響應(yīng)電場(chǎng)而穿過材料的速度的指標(biāo)。由于 SiC 具有比硅更高的電子遷移率，這意味著電子可以更快地穿過溝道，從而降低導(dǎo)通電阻(RDS(on))。此外，SiC 的帶隙更寬，有助于形成溝道中更薄的耗盡區(qū)，從而降低導(dǎo)通電阻，因?yàn)殡娮涌梢愿p松地在源極和漏極端子之間移動(dòng)。

　　WNSC2M1K0170B7 在靜態(tài)條件下（V GS = 15 V；ID = 1 A；T J = 25°C）具有 1,000 mΩ 的漏源導(dǎo)通電阻。漏極-源極導(dǎo)通電阻通常相對(duì)于溝道寬度 (W) 來表示，并按單位寬度歸一化。歸一化漏源導(dǎo)通電阻的方程由下式給出：

　　SiC MOSFET 滿足高效、高頻應(yīng)用的要求
　　在哪里：
　　R DS(on)是標(biāo)準(zhǔn)化漏源導(dǎo)通電阻
　　R DS是實(shí)際漏源導(dǎo)通電阻
　　W是 MOSFET 的溝道寬度。
　　在 MOSFET 中，導(dǎo)通電阻是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗苯佑绊懫骷墓暮托?。較低的導(dǎo)通電阻可實(shí)現(xiàn)更好的傳導(dǎo)并降低功率損耗。工程師經(jīng)常努力化 RDS(on)，以提高各種電子應(yīng)用（例如功率放大器、穩(wěn)壓器和開關(guān)電源）中 MOSFET 的性能。

　　WNSC2M1K0170B7 的歸一化漏極-源極導(dǎo)通電阻與結(jié)溫的函數(shù)關(guān)系如圖 1 所示。該圖是在以下工作條件下繪制的：I DS = 1 A；VGS = 18V；tp < 200 μs。

　　圖 1：歸一化漏極-源極 RDS(on) 與 Tj 的函數(shù)關(guān)系（WeEn Semiconductor）。

　　此外，與硅相比， SiC 表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)熱性。SiC的熱導(dǎo)率大約是硅的三倍。這種更高的導(dǎo)熱率有利于更好的散熱，使 SiC 器件能夠在更高的功率水平和更苛刻的熱環(huán)境中運(yùn)行。改進(jìn)的熱性能對(duì)于電子元件的可靠性和壽命至關(guān)重要。

　　WNSC2M1K0170B7 的總功耗為 91W，從結(jié)點(diǎn)到安裝底座的熱阻為 1.64 K/W。如圖2所示，參考TO263-7L封裝中的WNSC2M1K0170B7 MOSFET，功耗隨溫度的不同而變化。出色的導(dǎo)熱性使設(shè)計(jì)人員能夠減少或消除對(duì)外部冷卻系統(tǒng)的需求。

　　圖 2：總功耗與安裝基座溫度的函數(shù)關(guān)系（WeEn Semiconductor）。

　　圖 2：總功耗與安裝基座溫度的函數(shù)關(guān)系（瑞能半導(dǎo)體）
　　SiC 器件的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度較高，通常超過硅器件的 10 倍，使其能夠在更高的電壓下工作，從而適合需要高電壓和功率水平的應(yīng)用。WNSC2M1K0170B7 SiC MOSFET 的漏極-源極擊穿電壓達(dá)到 1,700V；這種增加的電壓能力在配電系統(tǒng)和高壓電力電子設(shè)備中是有利的。
　　此外，該器件還簡(jiǎn)化了柵極驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，因?yàn)椋?/strong>
　　寬范圍的柵源 (V GS ) 電壓，從 -5V 到 +18V（范圍為 -10V 到 +22V）
　　該器件可以通過施加 0V 柵極電壓來關(guān)閉
　　柵源閾值電壓 (V TH ) 的典型值為 3.2V@25°C 和 2.4V@150°C（I D = 0.8 mA，V DS = 10 V）
　　WNSC2M1K0170B7 的其他相關(guān)特性包括快速開關(guān)時(shí)間、低開啟和關(guān)閉能量以及并聯(lián)能力，從而有助于實(shí)現(xiàn)更高的電流并改善熱管理。
　　WNSC2M1K0170B7 的應(yīng)用
　　SiC MOSFET 廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，特別是電力電子和電力系統(tǒng)。主要用例之一是功率轉(zhuǎn)換器和逆變器，其中 SiC 器件可實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和效率。電動(dòng)汽車 (EV) 和可再生能源系統(tǒng)顯著受益于 SiC MOSFET，因?yàn)樗鼈兛蓪?shí)現(xiàn)緊湊、輕量化的電力電子系統(tǒng)，從而延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的行駛里程并提高太陽能逆變器和風(fēng)能轉(zhuǎn)換器的效率。
　　此外，SiC MOSFET 的高速開關(guān)能力使其適合需要快速開關(guān)頻率的應(yīng)用。這對(duì)于電源來說是有利的，因?yàn)檩^高的開關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致更小的無源元件、減小的系統(tǒng)尺寸并改善瞬態(tài)響應(yīng)。
　　在電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和牽引逆變器領(lǐng)域，SiC MOSFET 有助于提高效率和功率密度。這些設(shè)備能夠在更高的溫度下運(yùn)行，能夠在苛刻的汽車環(huán)境中蓬勃發(fā)展，確?？煽亢头€(wěn)健的性能。
　　高效率和高電壓運(yùn)行能力為電動(dòng)汽車充電器、UPS、太陽能組串逆變器和太陽能優(yōu)化器應(yīng)用打開了大門。

關(guān)鍵詞：SiC MOSFET