摘要
英飛凌CoolSiC™ MOSFET G2透過縮小單元間距及結構優化，實現了更高的性能。本研究透過在不同負載電流和閘極電阻條件下進行雙脈衝測試，分析其動態特性。結果顯示，在保持低導通損耗的同時，開關損耗比G1降低了40%。本文針對高頻應用提出了閘極電阻和負電壓選擇等實用指南。這些發現為在高效電力電子系統中使用CoolSiC™ MOSFET G2提供了重要參考。
簡介
電力電子行業需要具有較高功率密度的高性能功率半導體。為了滿足這些需求，英飛凌推出了CoolSiC™ G2 MOSFET，其特點是優化了垂直結構和單元設計。CoolSiC™ MOSFET 1200V G2 採用垂直溝槽式單元結構，經過精心設計，具有多個優化參數。這些設計改進產生了最佳的導通電阻-R。導通電阻 (DS(on))A - 而不會影響元件的可靠性。
與平面器件相比，CoolSiC™ MOSFET G2由於開關損耗低，在硬開關方面具有優勢。隨著開關頻率的提高，這種優勢會變得更加明顯。透過採用嚴格的可靠性測試標準和篩選工藝，CoolSiC™ MOSFET G2有助於設計出成本更優化、更高效、更緊湊且更可靠的系統。這一進步對電力電子行業具有重大意義，因為高性能功率半導體對提升系統效率和可靠性至關重要。
測試結果
雙脈衝測試裝置由幾個關鍵部件組成，可以測量各種漏極電流條件下的開關損耗。
雙脈衝測試結果顯示，在整個電流範圍內，G2元件的開關損耗均低於G1元件。值得注意的是，在額定電流較高時，兩種元件的開關損耗差異更加明顯。具體來說，當漏極電流為40A時，G2元件的開關損耗比G1元件降低了40%。
為了進一步闡明G2器件的開關行為，還研究了關斷電壓對開關損耗的影響。結果顯示，關斷電壓對開通損耗的影響微乎其微。不過，使用-5V而不是0V的關斷電壓可以顯著降低關斷損耗，尤其是在柵極電阻值和負載電流較高的情況下。
例如，當使用2Ω的閘極電阻時，與0V關斷電壓相比，在漏極電流為40A時，採用-5V關斷電壓時 G2 器件的關斷損耗降低了44%。
此外，當漏極電流保持在20A並增加閘極電阻時，使用10Ω閘極電阻時，關斷損耗降低了44%。
透過比較分析G1和G2元件在相同工作條件下的開關波形，可以發現它們的瞬態行為存在明顯差異。在接通瞬態期間，G2元件比G1元件表現出更明顯的振盪，這可歸因於其更高的di/dt和dv/dt特性。然而，儘管振盪加劇，G2元件的開關行為仍然控制得很好。
結論
總之，CoolSiC™ G2 MOSFET 相較於其前身 G1，在性能和效率方面都有顯著提升。憑藉優化的垂直結構和單元設計，G2 元件實現了業界最低的 R。sp此外，該元件還實現了低開關損耗，在硬開關方面展現出優勢。雙脈衝測試結果證實了G2元件的卓越開關性能，與G1相比，開關損耗降低達40%。此外，還研究了關斷電壓對開關損耗的影響，結果顯示，當使用-5V關斷電壓時，關斷損耗顯著降低。總之，CoolSiC™ G2 MOSFET能夠加速設計出成本更優化、更高效、更緊湊、更可靠的系統，是電力電子行業極具吸引力的解決方案。
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參考來源