SiC | 導通電阻

上篇我們聊了聊SiC相比於Si來說的主要特點,今天我們來聊聊SiC MOSFTE的導通電阻Ron~

1980年前後,巴利加發明瞭絕緣柵雙極型電晶體IGBT,前面我們也是很多篇幅都是在聊IGBT,其結合了BJT和MOSFET的優勢,從而帶來了逆變電路的革新。而在1980年的時候,SiC晶體生長的突破也使得其器件的研發,並且

1991年的時候釋出了第一批商用SiC晶片。

1994年,經過結構和工藝的最佳化後,電阻率得到了改善,並於

2001年釋出了第一款SiC SBD。

其典型應用之一是用在電源中的快速二極體,由於其反向恢復快到可以忽略,所以能夠顯著地降低開關損耗和提高開關頻率,從而減小無源器件的尺寸。所以,SiC SBD被迅速用於各種電源系統,如電源、光伏系統、空調等,並且SiC二極體的最大阻斷電壓已經能夠超過25kV。

隨著SiC SBD的發展,基於SiC的MOSFET也在不斷地發展和進化。隨著MOSFET溝道遷移率和氧化物可靠性不斷提升,

2010年開始,SiC功率MOS開始商業化

,市場不斷擴大。根據系統中採用SiC器件比例的大小,電源或者逆變器的體積和重量能夠減少2-10倍,功率密度大幅提升;同時功耗也是顯著降低,帶來的是轉換系統效率越來越高。

下面我們就來聊聊SiC MOSFET的一些事兒~

首先,我們來聊聊導通電阻Ron,下面是一張SiC MOSFET導通電阻主要組成的示意圖:

SiC | 導通電阻

功率MOS的導通電阻主要包括多個電阻的串聯,對於SiC MOSFET來說,其漂移層電阻相比於具有相同阻斷電壓的Si功率MOS來說低了100倍以上。

而溝道電阻和JFET電阻(兩個相鄰p阱之間的電阻)是阻斷電壓高達2-3kVSiC MOS的主要因素;高於3-5kV的時候,其導通電阻主要由漂移層電阻決定,類似於600V-1200V矽MOS的情況。

上面的示意圖是平面雙注入的DIMMOSFET的,為了改善溝道遷移率對SiC MOS溝道電阻的限制,我們可以採用下面的方法:

★增強溝道流動性

★減小溝道長度

★減小單元間距

減小溝道長度有利於降低導通電阻,但是需要注意溝道效應的影響,否則閾值電壓會降低,漏電流會增大;而減小單元間距,可以有效地增加單元密度,但是p阱地間距變短時,JFET電阻相應地會大大增大,這些都需要權衡,溝槽式的MOS理論上沒有JFET電阻,所以可以進行大規模地縮短單元間距,這也

是為什麼溝槽MOS導通電阻非常小的原因之一。

今天的內容比較簡單,不盡詳實還請包涵,希望你們能夠喜歡~