從汽車(chē)到可再生能源，碳化硅（SiC）的一系列場(chǎng)景應(yīng)用正在改變電力電子領(lǐng)域。瑞能半導(dǎo)體憑借敏銳的行業(yè)嗅覺(jué)，意識(shí)到這一技術(shù)的重要性正在與日俱增，已經(jīng)對(duì)碳化硅器件的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)展開(kāi)積極的布局。

2023年7月，位于上海灣區(qū)高新區(qū)的瑞能半導(dǎo)體全球首座模塊工廠正式投入運(yùn)營(yíng)，專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)應(yīng)用于消費(fèi)、通訊、新能源以及汽車(chē)相關(guān)的各類(lèi)型功率模塊產(chǎn)品，串聯(lián)客戶(hù)和生態(tài)圈，積極推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

作為新興材料嶄露頭角的碳化硅，究竟有何特別之處？接下來(lái)將深入探討碳化硅相比于硅所具備的優(yōu)勢(shì)與特性，展現(xiàn)其在科技領(lǐng)域發(fā)揮的重要作用。

碳化硅功率器件有何優(yōu)勢(shì)？

在中高壓電力電子系統(tǒng)中，與硅（Si）相比，碳化硅（SiC）功率器件擁有更多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

碳化硅不僅能夠提供比現(xiàn)有硅技術(shù)更高的電壓操作、更寬的溫度范圍和更高的開(kāi)關(guān)頻率，還能通過(guò)小型化進(jìn)程顯著提高效率，降低冷卻要求，將整體系統(tǒng)成本降低30%。接下來(lái)將向您介紹瑞能半導(dǎo)體SiC MOSFET系列產(chǎn)品所具有的優(yōu)勢(shì)。

兩種PS、一種IGBT和一種碳化硅器件的比較

Part.1

瑞能半導(dǎo)體SiC MOSFET系列產(chǎn)品具有高擊穿電壓、低RDSON、高熱導(dǎo)率和高Tj（最大值）等特性，允許SiC MOSFET處理比同樣大小的Si MOSFET高得多的電流和電壓，因此功率密度更高。

這些優(yōu)勢(shì)可轉(zhuǎn)化為更低的功率轉(zhuǎn)換損耗、更高的效率、更簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及更高的高溫性能。

Part.2

瑞能半導(dǎo)體提供電壓高達(dá)1200V、具有競(jìng)爭(zhēng)力的RDSON值和各種封裝類(lèi)型的SiC MOSFET。這些MOSFET的短路電阻取決于Vgs和Vds。由于采用了第二代MOSFET，在18V和800V電壓下的短路耐受時(shí)間達(dá)到了3.5微秒，從而確保了可靠性，避免了故障風(fēng)險(xiǎn)。瑞能半導(dǎo)體的SiC MOSFET非常適用于電動(dòng)汽車(chē)中的逆變器，有助于提高汽車(chē)效率和續(xù)航里程。

此外，瑞能半導(dǎo)體的SiC MOSFET在15V柵極驅(qū)動(dòng)電壓下使用明確的RDSON名稱(chēng)；柵極氧化物的優(yōu)化可確保器件在此驅(qū)動(dòng)電壓下正常工作，以便于集成到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中。

碳化硅功率模塊有何優(yōu)勢(shì)？

碳化硅功率模塊是一種使用碳化硅半導(dǎo)體作為開(kāi)關(guān)的功率模塊。碳化硅功率模塊用于在電流和電壓之間轉(zhuǎn)換從產(chǎn)品中獲得的電能，具有高轉(zhuǎn)換效率。

Part.1

并聯(lián)電源模塊以支持更高的電流水平是實(shí)踐中常用的方法，因?yàn)槊總€(gè)模塊都針對(duì)電感和寄生電容的影響進(jìn)行了優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)更好的可重復(fù)性。

利用碳化硅器件創(chuàng)建并行模塊架構(gòu)的最佳方法面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。由于其開(kāi)關(guān)容量高，模塊和柵極驅(qū)動(dòng)器的布局對(duì)于減少寄生電容和確保模塊間均勻分流至關(guān)重要。在靜態(tài)電流共享方面，器件的RDSON和模塊連接電阻起著關(guān)鍵作用。

Part.2

瑞能的SiC MOSFET在強(qiáng)柵極驅(qū)動(dòng)下的RDSON具有正溫度系數(shù)，這有利于并聯(lián)，因?yàn)殡娏鲿?huì)重新平衡：與溫度較低的器件相比，傳導(dǎo)更多電流的器件發(fā)熱更多，從而增加了其RDS（on），這樣就可以避免熱失控。另一方面，閾值電壓(VTH)的負(fù)溫度系數(shù)會(huì)導(dǎo)致結(jié)溫較高的器件提前開(kāi)啟，從而產(chǎn)生較高的開(kāi)關(guān)損耗。

碳化硅模塊已成為多個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)，市場(chǎng)分析顯示，碳化硅市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到50億美元。瑞能會(huì)把握時(shí)代機(jī)遇，充分發(fā)揮產(chǎn)品和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以瑞能金山模塊廠為起點(diǎn)，助推功率器件發(fā)展。