【導(dǎo)讀】飛兆半導(dǎo)體最近推出的碳化硅(SiC)雙極結(jié)型晶體管(BJT)將成為IGBT的下一代替代技術(shù)，它可以在更高的溫度下轉(zhuǎn)換更高的電壓和電流。它允許更高的開(kāi)關(guān)頻率，但能保持相同或更低的開(kāi)關(guān)和導(dǎo)通損耗，從而允許使用更小的電感、電容和散熱器，不僅可降低系統(tǒng)BOM成本，而且可在相同外形因子下提高輸出功率，或以更小的外形尺寸提供相同輸出功率。
為努力實(shí)現(xiàn)更高的功率密度并滿(mǎn)足嚴(yán)格的效率法規(guī)要求以及系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間要求，工業(yè)和功率電子設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)面臨著不斷降低功率損耗和提高可靠性的難題。 然而，在可再生能源、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、高密度電源、汽車(chē)以及井下作業(yè)等領(lǐng)域，要想增強(qiáng)這些關(guān)鍵設(shè)計(jì)性能，設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度就會(huì)提高，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致總體系統(tǒng)成本提高。
為幫助設(shè)計(jì)人員解決這些難題，飛兆半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)成功了非常適合功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的碳化硅(SiC)技術(shù)解決方案，進(jìn)而拓展了該公司在創(chuàng)新型高性能功率晶體管技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
與IGBT相比，飛兆半導(dǎo)體最近開(kāi)發(fā)出的碳化硅(SiC) BJT功率器件可實(shí)現(xiàn)效率和功率密度的大幅提升，無(wú)論在元件還是系統(tǒng)級(jí)，這可幫助設(shè)計(jì)工程師在其設(shè)計(jì)中滿(mǎn)足成本的要求，以及改善功率密度、可靠性和效率。
SiC BJT可提供更高的開(kāi)關(guān)頻率和更低的損耗，從而可在相同系統(tǒng)尺寸下實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率，并降低無(wú)源元件的成本，因?yàn)樗试S使用更小的電感、電容和散熱器。
SiC BJT可提供目前市場(chǎng)上最低的傳導(dǎo)損耗，因?yàn)樗膶?dǎo)通電阻每平方厘米只有2.2毫歐姆，它的開(kāi)關(guān)總損耗也是最低的，包括驅(qū)動(dòng)器損耗。SiC BJT直流增益大于70。
SiC BJT可提供更高的開(kāi)關(guān)頻率，它開(kāi)與關(guān)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間只有20ns，而且這一性能與工作溫度無(wú)關(guān)。更重要的一點(diǎn)是，SiC BJT開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)沒(méi)有尾流。
2KW SiC和IGBT升壓電路比較
今天的很多電子應(yīng)用諸如可再生能源、工業(yè)控制系統(tǒng)和移動(dòng)電源都要求高效率、小尺寸和重量輕。SiC BJT剛好可以滿(mǎn)足以上要求，與今天的任何其他晶體管（如MOSFET和IGBT）相比，它可提供業(yè)內(nèi)最高的效率，同時(shí)它還消除了許多尺寸、重量、溫度和效率方面的折中考慮。
在改善效率領(lǐng)域，SiC BJT針對(duì)的目標(biāo)應(yīng)用包括：太陽(yáng)能逆變器、充電樁、移動(dòng)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、PFC輸入級(jí)、DC-AC轉(zhuǎn)換器、焊接系統(tǒng)和DC-DC轉(zhuǎn)換器。
與此同時(shí)，SiC BJT的另一大獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)是它可以在高溫下提供可靠的開(kāi)關(guān)操作，這在油氣鉆探、能量收集、商業(yè)航空、特定的汽車(chē)和工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用中是至關(guān)重要的。在高溫應(yīng)用領(lǐng)域，SiC BJT針對(duì)的目標(biāo)應(yīng)用包括：馬達(dá)和渦輪控制、安全監(jiān)控、高溫馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、高溫執(zhí)行器控制和高溫DC轉(zhuǎn)換器。
飛兆8千瓦逆變器方案中SiC和IGBT的性能比較
飛兆SiC BJT的未來(lái)發(fā)展路線圖是：SiC BJT分立元件、SiC二極管、SiC電源模塊、SiC BJT IC驅(qū)動(dòng)器、針對(duì)高溫應(yīng)用的SiC BJT。
先進(jìn)的SiC雙極結(jié)型晶體管(BJT)系列產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)更高的效率、電流密度和可靠性，并且能夠順利地在高溫下進(jìn)行可靠工作。 SiC BJT實(shí)現(xiàn)了更高的開(kāi)關(guān)頻率，這是因?yàn)閭鲗?dǎo)和開(kāi)關(guān)損耗較低(30-50%)，從而能夠在相同尺寸的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高達(dá)40%的輸出功率提升。
這些強(qiáng)健的BJT支持使用更小的電感、電容和散熱片，可將系統(tǒng)總體成本降低多達(dá)20%。 這些業(yè)界領(lǐng)先的SiC BJT性能出眾，可促進(jìn)更高的效率和出色的短路及逆向偏壓安全工作區(qū)，將在高功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用的功率管理優(yōu)化中發(fā)揮重大作用。
飛兆 SiC BJT是下一代功率器件技術(shù)
飛兆半導(dǎo)體還開(kāi)發(fā)了即插即用的分立式驅(qū)動(dòng)器電路板（15A和50A版本），作為整套碳化硅解決方案的一部分，與飛兆半導(dǎo)體的先進(jìn)SiC BJT配合使用時(shí)，不僅能夠在減少開(kāi)關(guān)損耗和增強(qiáng)可靠性的條件下提高開(kāi)關(guān)速度，還使得設(shè)計(jì)人員能夠在實(shí)際應(yīng)用中輕松實(shí)施SiC技術(shù)。飛兆半導(dǎo)體為縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、加快上市速度，還提供了應(yīng)用指南和參考設(shè)計(jì)。應(yīng)用指南可供設(shè)計(jì)人員獲取SiC器件設(shè)計(jì)所必需的其他支持；參考設(shè)計(jì)有助于開(kāi)發(fā)出符合特定應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)器電路板。
SiC BJT的特性可歸結(jié)為以下三點(diǎn)：1）有史以來(lái)最高效的1200 V功率轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)---最低的總損耗，包括開(kāi)關(guān)、傳導(dǎo)及驅(qū)動(dòng)器損耗。所有1200 V器件中最低的開(kāi)關(guān)損耗（任意RON條件下）；2）簡(jiǎn)單直接的驅(qū)動(dòng)----常關(guān)功能降低了風(fēng)險(xiǎn)和復(fù)雜程度，并減少了限制性能的設(shè)計(jì)。穩(wěn)定的基極輸入，對(duì)過(guò)壓/欠壓峰值不敏感；3）強(qiáng)健且可靠---額定工作溫度高： Tj=175°C 。由于RON具有正溫度系數(shù)，增益具有負(fù)溫度系數(shù)，因此易于并聯(lián)。穩(wěn)定持久的Vbe正向電壓和反向阻隔能力。
飛兆半導(dǎo)體的SiC BJT采用TO-247封裝；符合條件的客戶(hù)從現(xiàn)在起即可獲取工程設(shè)計(jì)樣本。
