Toshiba 於工業設備應用的2200V雙碳化矽MOSFET模塊

碳化矽MOSFET寄生體二極體具有極小的反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr。對於相同額定電流為900V的器件，碳化矽MOSFET寄生二極體的反向電荷僅為相同電壓規格的矽基MOSFET的5%。對於橋式電路，可以減小體二極體的死區時間和反向恢復帶來的損耗和噪聲，便於改進。開關工作頻率。碳化矽MOS具高頻高效，高耐壓，高可靠性，可以實現節能降耗，小體積，低重量，高功率密度。相對應於傳統MOSFET以及IGBT有以下優點：

1 高工作頻率：可以減小電源系統中電容以及電感或變壓器的體積，降低電源成本，讓電源實現小型化，美觀化。從而實現電源的升級換代。

2 低導通阻抗：碳化矽MOSFET單管最小內阻可以達到15毫歐，輕鬆達到能效要求，減少散熱片使用，降低電源體積和重量，電源溫度更低，可靠性更高。

3 耐壓高： 一般MOSFET耐壓900V，IGBT常見耐壓1200V

4 耐溫高：碳化矽MOSFET晶片結溫高，可靠性和穩定性大大高於傳統MOSFET

三電平電路每個橋臂由4個IGBT/MOS和6個二極體構成。三電平電路在拓撲結構上相對更為複雜，相對於傳統二電平逆變電路輸出高、低兩個電平，電路可以通過上、下管的開通輸出高、低電平，通過中間二極體的鉗位作用輸出零電平，總共三個電平狀態，因此被成為三電平電路。

當上橋臂的兩管導通，每管承受的應力平台電壓為V/2

當下橋臂的兩個管導通，每管承受的應力平台電壓為V/2

三電平可以降低開關頻率，較少開關損耗，可選用耐壓等級較低的功率元件，但缺點為元件數多，成本高，控制電路較複雜

二電平電路，工作方式是180°導通方式，每次換相都是在同一相上下兩個橋臂之間進行的。它們交替導通。在換流瞬間，為了防止同一相上下兩臂的主管同時導通而引起直流電源的短路，通常採用“先斷後通”的方法，即先給應關斷的管關斷信號，待其關斷後留一定時間裕量，然後再給應導通的管開通信號，兩者之間留一個短暫的死區時間。可以看出二電平，如果需要承受更高的電壓，就需要選用耐壓等級更高的功率元件，因此耐壓高SIC MOS的元件就成為首選。

『東芝推出2200V雙碳化矽（SiC）MOSFET模塊—MG250YD2YMS3。 新模塊採用東芝第3代SiC MOSFET晶片，其漏極電流（DC）額定值為250A，適用於光伏發電系統和儲能系統等使用DC 1500V的應用。類似上述的工業應用通常使用DC 1000V或更低功率，其功率器件多為1200V或1700V產品。

然而，預計未來幾年內DC 1500V將得到廣泛應用，因此東芝發布了業界首款2200V產品。MG250YD2YMS3具有低導通損耗和0.7V（典型值）的低漏極-源極導通電壓（傳感器）。此外，它還具有較低的開通和關斷損耗，分別為14mJ（典型值）和11mJ（典型值），與典型的矽（Si）IGBT相比降低了約90%。這些特性均有助於提高設備效率。由於MG250YD2YMS3可實現較低的開關損耗，用戶可採用模塊數量更少的兩電平電路取代傳統的三電平電路，有助於設備的小型化。』

（作者：東芝；出處：https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/news-topics/2023/08/sic-power-devices-20230829-1.html )

MG250YD2YMS3 規格書

• 低漏極-源極導通電壓（傳感器）：
  V_DS(on)sense＝0.7V（典型值）（I_D＝250A、V_GS＝＋20V、T_ch＝25℃）
• 低開通損耗：
  E_on＝14mJ（典型值）（V_DD＝1100V、I_D＝250A、T_ch＝150℃）
• 低關斷損耗：
  E_off＝11mJ（典型值）（V_DD＝1100V、I_D＝250A、T_ch＝150℃）
• 低寄生電感：
  L_sPN＝12nH（典型值）