SiC mosfet的效果如何？

01-06

繼碳化硅二極體之後，即將迎來碳化硅mos管的浪潮。本人清楚的記得使用SiC Diode用於反激高頻整流時立竿見影的效果，太顛覆了，電力電子回歸最簡單最基本的控制方式即可。我們的量產產品已經使用，效果好，也不怎麼貴。
而碳化硅mos管更不得了，耐壓高、阻抗小、使用溫度高、開關損耗小、體內的寄生二極體還是碳化硅的。基本就是完美的開關了。有人使用過嗎，效果如何，據說用在光伏逆變器上能夠達到99%的恐怖效率。而且目前似乎也能買到——SCT2160KE。

相關使用感受的回答很多了，我補充一些別的。

sic mos從好幾年前推出到現在其實廠家已經很多了，genesic，rhom，st，cree幾家的都算是標杆性的。今天和英飛凌的代理商fae和senior ae聊天，他們說到英飛凌明年三四季度將推出1200v，45m的sic mos和模塊，還是比較期待的。現在的主流就是1200v耐壓的管子，目前針對高壓應用還有些1700v的，cree有900/1000v的，rdson比較大65m，不過qg和ciss，coss等指標相比1200的好很多，開關上接近650v gan特別是transphorm cascode的性能。就是rdson和qg的乘積依然比較大，相比gan而言。rohm一些650的管子也在sic的分類裡面但是看下來qg還是很猛的，並沒有減小太多。在我看來sic除了取代igbt，主要針對大功率又要推高頻的場合。但是由於絕大多數是高耐壓大電流，採用247-3的插腳封裝，drain和source的電感都要有10nh，功率電路裡面的高dv/dt和高di/dt會產生不少震蕩，尤其是驅動，本身ciss，cgd都小，對寄生電感很敏感，主功率的dvdt和didt還會通過miller effect和common source電感對驅動的vgs loop產生串擾，這些方面都需要好好注意。不過相關的paper也很多了。

1. 損耗比同型號的IGBT要小很多，不管是開關損耗還是導通損耗

2. @張健坤提到的驅動簡單，我覺得所有MOS驅動都挺簡單的，但相對來說SIC的MOS驅動還複雜些，有些還需要負電壓，我們用過CREE的，好像是-5V吧，高電壓18V，比一般的15V還高一些

3. 目前SIC的MOS量產的基本只限於單管，模塊基本沒有，封裝是個問題。

4. 我還是比較推薦CREE的，不推薦某些品牌，這裡就不說了，出過事情。

5. 關於價格，如果你不是批量用的話，比普通高壓IGBT高個幾倍甚至一個數量級的價格絕對正常。

不多圖不預警，由於我不太會保護自己知識產權，所以截圖不完整，歡迎大家交流～先說SiC逆變能到99%，如果這樣，那我就只能唱我要這LLC有何用，我研究直直的演算法又如何了.SiC說的是導通損耗和通態損耗有一個比較低，具體的我回去查了文獻再說.但不是無損耗，不然為何現在SiC 在LLC裡面應用咋那麼多，既然損耗那麼低，還做軟開關幹啥.所以我個人是不太相信能做到99%的，但是我們試過，同樣的條件，把IGBT換成SiC，在整流器當中效率誇張的是能上幾個點.給大家上個圖，

這是在200w時候的溫度情況，板子溫度最高的是隔離電源.原圖是這樣的

當時的室溫應該是十多度，SiC木有溫升！後來做到了500W，居然結果是一樣的，關鍵是後面我再上一波圖，我tm散熱器都沒貼！然後對比一下，羅姆的IGBT驅動開半分鐘都有個50度.

在這裡SiC的Mos還有一個特點和它效率高相得益彰，工作溫度能到200度，也就是說，TMD這玩意可以不用冷卻基本上，而且是在大功率環境下，大家想想，在飛機，火車，地鐵，電動汽車上，去掉冷卻能減重多少，如果HVDC不用水冷安全性可以提高多少！

然後說驅動容易和難的同學其實都不準確，說難的同學應該說的是大功率的保護隔離比較難，但是大功率的你管子都買不到，再難現在都不是事兒.說簡單的同學現在可能還沒開啟新世界的大門～當時我們做一個高功率密度整流器，前後驅動電源燒了200多個，驅動做簡單是簡單，cree官網有推薦，就是有點小貴，驅動電源和SiC器件價格差不多了，但是現在實驗室說上到300v以上驅動電源容易壞，而且驅動的時候由於關斷需要負電壓，電壓會經常超過15v.

我知道的就是這些，現在我也想問大家一個問題，我500w的SiC逆變沒問題，上1kw的時候燒了，現象是PCB強電介面一下火花，然後介面與SiC開始起火，燒到SiC為止，最後看到pcb主電部分燒黑，管子引腳燒斷一個，炸了一個.之前逆變完全正確，然後我現在懷疑是做pcb時主電路線路設計的太細了，不到一根筷子粗.我把圖附給大家，求大家幫我看看，謝謝！

我和我的同事有幸用過碳化硅的場效應管。

碳化硅場效應管器件從單純的參數來看非常理想，但是工程應用中出現的問題也比較多。除了成本，最嚴重的問題就是由於柵極結電容太小，驅動容易產生誤觸發。尤其在全橋移相拓撲中，如果對面的橋臂在大電流下開關，-5V的電壓比較低，誤觸發的情況非常多見。

如果電路設計和調試得狀態很好，碳化硅mos管當然非常有助於提高效率。我同事的10kw acdc換了硅管效率立刻降了3％

希望可以幫到你，有問題也可以留言，歡迎探討。

推薦一篇南航的畢業論文：

陸珏晶《碳化硅MOSFET應用技術研究》

我覺得有兩點方面的不足:第一，成本。相比Si產品，SiC市場目前的規模還不到Si的10%。SiC材料這麼好，但為什麼現在市場上規模並不是很大?ROHM半導體(深圳)有限公司分立元器件部高級經理水原德健指出，最大的局限性是價格較高。為了降低成本，需要幾個方面的改進。第一是在開發上，盡量把晶圓做得更大，因為晶圓越大，每個晶圓上可以取得的die/chip(籽片/晶元)也就越多，浪費的地方也會越少。第二是提高工廠的生產效率，SiC的生產時間很長，因為SiC是Si加上C，生產時間大約是普通Si的6倍。第三，希望市場上的用量加大，用量越大，單價才會降下來。(引用自電子工程世界)第二，驅動電路。 SiC MOSFET的驅動電壓閾值比較小，驅動電路需要精心設計。還有就是寄生電容比較小，受驅動電路的寄生參數影響較大。本科畢業設計就是SIC MOSFET的驅動電路，目前導師和特變的合作項目中出現了驅動方面的問題，亟待解決。如不準確，還請指正！

我的師兄正在做一個1000V-12V的DC-DC電源，本來打算用三電平來做，後來用碳化硅MOS後就換成了移相全橋拓撲。碳化硅MOS最直觀的感受就是驅動極其容易，至於其他的優點，由於只是剛把電路搭好，還沒開始調試，所以也不是很清楚具體的效果。

碳化硅MOS相比IGBT 開關損耗大大減小導通電阻目前已經有1200V 25毫歐的247封裝單管單管電流容量可能不及IGBT 估計未來這個也不是問題

相比MOS的話碳化硅MOS太耐操了

制約碳化硅MOS大規模應用主要還是價格

畢業論文做的是SiC MOSFET和Normally ON SiC JFET 的gate driver design consideration. SiC可以驅動的很快，當時用1200V CREE 測試開關1000V, 20A, switching time 可以達到8ns，完全秒殺IGBT。。。可是對電路設計要求較高，主要難點是優化parasitic capacitance/inductance。其他負電壓驅動什麼的都簡單。

首先是價格問題。

其次在硬開關條件下sic mosfet的dvdt可以達到20-50V/ns, 這一dvdt太高以至會因此EMC上的各種問題。在軟開關情況下，由於其極低的Rds，效率可以提升很多。

在設計驅動時極力建議加入負電壓已抑制parasitic turn-on。

用過，也正在用，頻率可以做的比較高，開關損耗小，耐壓也比較高。用起來比較爽

現在SiC MOSFET的價格基本是現有Si器件的6倍左右，太貴了，影響應用

貴，還有高溫環境下器件（耐壓/門級漏電流）會出現劣化。高頻損耗很大，散熱難。但是隨著工藝的逐步提升，高溫穩定性應該會有提升，成本也會下降。

不好驅動