東芝第三代碳化矽 (SiC) MOSFET

東芝的第三代碳化矽 (SiC) MOSFET 推出了一系列 650V 和 1200V 電壓產品。 與第 2 代相同,東芝最新一代 MOSFET 包括一個內置的 SiC 肖特基勢壘二極管 (SBD),正向電壓 (VF) 低至 -1.35V(典型值),與 SiC 中的 PN 二極管並聯放置 MOSFET,以抑制 RDS(on) 的波動,從而提高可靠性。

此外,與第二代產品相比,東芝先進的SiC工藝[1]大大提高了我們的單位面積導通電阻RonA,以及表示開關特性的性能指標Ron*Qgd。 另外,門極驅動電路的設計容易,可以防止開關噪聲引起的誤動作。

第三代SiC MOSFET的特點

1. 內置SBD,實現低VF、高可靠性(繼2代)
東芝開發了一種結構,其中肖特基勢壘二極管 (SBD) 與 SiC MOSFET 的 PN 二極管並聯。 它具有低 VF 特性,極大地抑制了由於 SiC 晶體中的缺陷擴展而導致的 Ron 波動 [2]。


作者:東芝半導體
出處連結:https://toshiba.semicon-storage.com/tw/semiconductor/product/mosfets/sic-mosfets/articles/3rd-generation-silicon-carbide-mosfets.html

2. 顯著改善導通電阻和開關損耗
利用東芝先進的器件結構,單位面積導通電阻RonA較第二代產品降低了43%[3],表示開關損耗的性能指標Ron*Qgd降低了80% [4]。


作者:東芝半導體
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第 2 代和第 3 代 SiC MOSFET 在以下測量條件下的導通和關斷波形如下所示。
測量條件:VDD=800V, ID=20A, L=100μH, RG(外部門極電阻)=4.7Ω


作者:東芝半導體
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3. 抗噪性高,使用方便
寬柵極-源極電壓範圍(VGSS:-10V(最小值)至 25V(最大值))和高柵極閾值電壓(Vth:3V(最小值)至 5V(最大值))有助於柵極驅動電路設計並防止因開關引起的故障 噪音。

作者:東芝半導體
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[1] 截至 2022 年 8 月
[2] 東芝將可靠性定義為當以 250 A/cm2 的電流密度從器件的源極向漏極施加電流 1,000 小時時導通電阻的變化。 東芝典型 MOSFET 的導通電阻變化高達 43%,但在 SBD 嵌入式 MOSFET 中僅變化3%。
[3] 第2代SiC MOSFET中RonA設為1時1.2kV第3代SiC MOSFET的比較。 (東芝測試結果)
[4] 第2代SiC MOSFET設置Ron*Qgd=1時1.2kV第3代SiC MOSFET的比較。(東芝測試結果)

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