第17講：SiC MOSFET的靜態(tài)特性

商用的Si MOSFET耐壓普遍不超過900V，而SiC擁有更高的擊穿場強，在結構上可以減少芯片的厚度，從而較大幅度地降低MOSFET的通態(tài)電阻，使其耐壓可以提高到幾千伏甚至更高。本文帶你了解其靜態(tài)特性。

1. 正向特性

圖1顯示了SiC MOSFET的正向通態(tài)特性。由于MOSFET是單極性器件，沒有內建電勢，所以在低電流區(qū)域，SiC MOSFET的通態(tài)壓降明顯低于Si IGBT的通態(tài)壓降；在接近額定電流時，SiC MOSFET的通態(tài)壓降幾乎與Si IGBT相同。對于經常以低于額定電流工作的應用，使用SiC MOSFET可降低通態(tài)損耗。

圖1：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）通態(tài)壓降

圖2：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）與Si IGBT（CM600DX-24T）通態(tài)壓降對比

SiC MOSFET的通態(tài)壓降通常表現(xiàn)出與Si MOSFET不同的溫度依賴性。三菱電機的SiC MOSFET在約25℃附近呈現(xiàn)最小值，隨著溫度上升或下降，通態(tài)壓降也會增加。通態(tài)壓降與漂移層電阻和溝道電阻有關，這兩種電阻對溫度分別具有正、負依賴性。綜合這些特性，SiC MOSFET的通態(tài)壓降溫度特性如圖3所示。

圖3：SiC MOSFET（FMF600DXZ-24B）通態(tài)壓降溫度特性

2. 反向導通特性（體二極管導通）

MOSFET在內部結構上形成了一個從源極到漏極方向的PN結，稱為體二極管（圖4）；因此，如果施加一個比PN結勢壘電位更高的電壓，就可以使MOSFET從源極到漏極方向導通（圖5）。然而，有些SiC MOSFET的電性能會因雙極電流流過體二極管而劣化，盡管比例非常小。迄今為止，三菱電機積累了大量關于體二極管可靠性的數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的模塊和用途，采取適當?shù)膶Σ?，提供可放心使用的高可靠性SiC MOSFET。

圖4：SiC MOSFET體二極管

圖5：SiC MOSFET（FMF600DXE-24BN）體二極管正向壓降

3. 反向導通特性（溝道導通）

當向MOSFET的柵極施加正壓時，電流可以通過MOS溝道從源極流向漏極（圖6）。MOS溝道反向導通時的壓降和電流成正比關系（圖7），且源漏極壓降小于反并聯(lián)肖特基勢壘二極管（SBD）或體二極管導通時的壓降，因此在反向導通時，可以向柵極施加正偏壓以使MOS溝道導通，從而減少損耗。

圖6：在柵極正偏壓時SiC MOSFET反向電流通道

圖7：在柵極正偏壓時SiC MOSFET（FMF600DXE-24BN）反向導通壓降

文章來源：三菱電機半導體