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并联硅快速恢复二极管

发布时间:2020/4/30 23:25:33 访问次数:5115

VI-26H-EYUnitedSiC FET 使用图 2 所示的共源共栅结构,将低成本的 25V 硅 MOSFET 与常开SiC JFET 封装到一起,形成可以与任何常关 MOSFET、IGBT 或 SiC MOSFET一同使用的器件。该器件在续流二极管模式下的行为非常出色,并且无需将反向并联硅快速恢复二极管与 IGBT 或 SiC 肖特基二极管联用。

简化了栅极驱动,使得寄生二极管行为十分出色。该器件可以插入现有硅 MOSFET 和 IGBT 插槽,还能与所有类型的 SiC MOSFET 互换比较了 IGBT、SiC MOSFET 和沟槽式 JFET 的结构。IGBT是双极器件,打开时拐点电压为0.7V,达到拐点电压之后,由于电荷载流子注入,宽电压阻拦层的电阻降低。因为必须去除这些载流子才能让器件返回阻拦状态,所以会有不可见的“开关”损耗,且损耗远远大于采用 SiCMOSFET 造成的损耗。在这种情况下,UnitedSiC 共源共栅产品的碳化硅单位面积电阻极低,甚至可以直接插入 IGBT插槽中而无需更改栅极驱动,从而获得更好的能效。

在 1200V及更高电压下,采用硅时最常见的器件结构是电场终止型 IGBT。图中还显示了 SiC MOSFET 和 SiC 沟槽式 JFET 的结构。SiC器件采用厚度只有十分之一的电压阻拦层以及 100 倍高的掺杂度,从而实现低电阻。硅 IGBT通过在开态中注入存储的电荷来降低电阻,且在每次开关循环中必须加载和去除电荷平面式 MOSFET,还有一部分推出了沟槽式 MOSFET。所有 SiC MOSFET 的沟道迁移率都差(大约比硅差了 15-30倍),但是由于沟道的晶体定向,沟槽式 MOSFET 的迁移率比较好。沟槽式 JFET 有一个迁移率非常高的体沟道,使得额定电压为 650V-1700V的器件中单位面积的电阻较低。

平面式和沟槽式 MOSFET 以及 SiC 沟槽式 JFET 的器件结构。MOSFET 的栅氧化层下有一个沟道,可通过给栅极施加电压感应到。JFET沟道在无电压的情况下也存在,可以通过对栅极-源级 PN 结施加反相偏压而掐断。沟槽式 JFET中的低电阻是由体沟道带来的,无需将栅氧化层屏蔽在高场强之外SiC 器件的运行电场的场强通常是硅器件的 10倍,这是由厚度只有硅器件十分之一的基础电压支持层造成的。虽然这对 JFET 等体沟道器件不构成问题,但是对于 MOSFET 中的氧化物/SiC界面处而言,必须仔细注意,避免各种程度的氧化应激,因为氧化应激可能导致运行寿命缩短或故障率过高。在平面式和沟槽式 JFET中,通过屏蔽栅氧化层来管理电场会不可避免地导致导通电阻的进一步提高。

SiC JFET 电阻现在非常低,在所有 650V 等级器件中以及 30-40% 的 1200V等级器件中,器件所用的 SiC 衬底的电阻占了总电阻的 50% 以上。为此,晶片的厚度从开始的 350um 降至100-150um,并使用专利方法形成激光辅助的背面触点。推广这种技术并改进单元设计预计会将导通电阻进一步降低至 0.5mΩ-cm2 (650V)和 1.0mΩ-cm2 (1200V)。因此,本就因迅速扩大的产量而降低的 SiC 成本很可能会因这些技术改进而进一步降低。

现在生产的大部分晶片都是 6 英寸晶片,8 英寸晶片的生产工作也已经开始了。少数额定电流为

100A-200A 的器件现已有售。UnitedSiC 现在生产 9mohm,1200V 堆叠式共源共栅芯片 (5.7x6.3mm) 和 5.7m,1700V芯片 (8x8mm)。这些大电流器件可以通过降低并联所需器件数量来简化大电流模型。


深圳市永拓丰科技有限公司http://ytf01.51dzw.com/

(素材来源:ttic.如涉版权请联系删除。特别感谢)


VI-26H-EYUnitedSiC FET 使用图 2 所示的共源共栅结构,将低成本的 25V 硅 MOSFET 与常开SiC JFET 封装到一起,形成可以与任何常关 MOSFET、IGBT 或 SiC MOSFET一同使用的器件。该器件在续流二极管模式下的行为非常出色,并且无需将反向并联硅快速恢复二极管与 IGBT 或 SiC 肖特基二极管联用。

简化了栅极驱动,使得寄生二极管行为十分出色。该器件可以插入现有硅 MOSFET 和 IGBT 插槽,还能与所有类型的 SiC MOSFET 互换比较了 IGBT、SiC MOSFET 和沟槽式 JFET 的结构。IGBT是双极器件,打开时拐点电压为0.7V,达到拐点电压之后,由于电荷载流子注入,宽电压阻拦层的电阻降低。因为必须去除这些载流子才能让器件返回阻拦状态,所以会有不可见的“开关”损耗,且损耗远远大于采用 SiCMOSFET 造成的损耗。在这种情况下,UnitedSiC 共源共栅产品的碳化硅单位面积电阻极低,甚至可以直接插入 IGBT插槽中而无需更改栅极驱动,从而获得更好的能效。

在 1200V及更高电压下,采用硅时最常见的器件结构是电场终止型 IGBT。图中还显示了 SiC MOSFET 和 SiC 沟槽式 JFET 的结构。SiC器件采用厚度只有十分之一的电压阻拦层以及 100 倍高的掺杂度,从而实现低电阻。硅 IGBT通过在开态中注入存储的电荷来降低电阻,且在每次开关循环中必须加载和去除电荷平面式 MOSFET,还有一部分推出了沟槽式 MOSFET。所有 SiC MOSFET 的沟道迁移率都差(大约比硅差了 15-30倍),但是由于沟道的晶体定向,沟槽式 MOSFET 的迁移率比较好。沟槽式 JFET 有一个迁移率非常高的体沟道,使得额定电压为 650V-1700V的器件中单位面积的电阻较低。

平面式和沟槽式 MOSFET 以及 SiC 沟槽式 JFET 的器件结构。MOSFET 的栅氧化层下有一个沟道,可通过给栅极施加电压感应到。JFET沟道在无电压的情况下也存在,可以通过对栅极-源级 PN 结施加反相偏压而掐断。沟槽式 JFET中的低电阻是由体沟道带来的,无需将栅氧化层屏蔽在高场强之外SiC 器件的运行电场的场强通常是硅器件的 10倍,这是由厚度只有硅器件十分之一的基础电压支持层造成的。虽然这对 JFET 等体沟道器件不构成问题,但是对于 MOSFET 中的氧化物/SiC界面处而言,必须仔细注意,避免各种程度的氧化应激,因为氧化应激可能导致运行寿命缩短或故障率过高。在平面式和沟槽式 JFET中,通过屏蔽栅氧化层来管理电场会不可避免地导致导通电阻的进一步提高。

SiC JFET 电阻现在非常低,在所有 650V 等级器件中以及 30-40% 的 1200V等级器件中,器件所用的 SiC 衬底的电阻占了总电阻的 50% 以上。为此,晶片的厚度从开始的 350um 降至100-150um,并使用专利方法形成激光辅助的背面触点。推广这种技术并改进单元设计预计会将导通电阻进一步降低至 0.5mΩ-cm2 (650V)和 1.0mΩ-cm2 (1200V)。因此,本就因迅速扩大的产量而降低的 SiC 成本很可能会因这些技术改进而进一步降低。

现在生产的大部分晶片都是 6 英寸晶片,8 英寸晶片的生产工作也已经开始了。少数额定电流为

100A-200A 的器件现已有售。UnitedSiC 现在生产 9mohm,1200V 堆叠式共源共栅芯片 (5.7x6.3mm) 和 5.7m,1700V芯片 (8x8mm)。这些大电流器件可以通过降低并联所需器件数量来简化大电流模型。


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