世代更替

时间：2022-10-24 10:14:56

关键字： UnitedSiC UnitedSiC SiC FET GaN器件

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[导读]人类世代的演变很慢，在现在人们的记忆中，有“婴儿潮”一代，然后是X世代、千禧一代（Y世代）和Z世代，最后到现在又奇怪地称为“A”世代。我觉得这是因为字母已经被用光了。而在半导体领域，世代的发展较快，从2020年11月UnitedSiC推出750V SiC FET开始，UnitedSiC SiC FET现已发展到了第4代。

人类世代的演变很慢，在现在人们的记忆中，有“婴儿潮”一代，然后是X世代、千禧一代（Y世代）和Z世代，最后到现在又奇怪地称为“A”世代。我觉得这是因为字母已经被用光了。而在半导体领域，世代的发展较快，从2020年11月UnitedSiC推出750V SiC FET开始，UnitedSiC SiC FET现已发展到了第4代。

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UnitedSiC第3代器件在市场上表现出色，有许多文章论述了它与硅器件和GaN器件相比所具有的优势，但是SiC现在的性能距离它的理论性能极限仍有一段距离，因此拥有更好性能的UnitedSiC第4代SiC FET共源共栅器件不可避免地诞生了。然而，对于更快开关速度与更低损耗的需求要求我们谨慎处理，以避免过冲和振铃，从而使减轻电磁干扰成为一个重要考虑因素。接下来，我们概述它带来的改进，并讨论一些应用挑战。

第四代器件改进的雷达图

与第3代器件相比，第4代SiC FET有若干方面的改进，从“雷达”图中能清楚看到。

我们比较6毫欧左右的两代器件的数据。首先注意到的是，额定电压升高至750V。这能让整流线路应用拥有额外的有用安全裕度，在此类应用中，运行电压峰值可以远远超过400V，浪涌和尖峰还会进一步推高电压。第4代器件将反向恢复电荷Qrr降低了几乎一半，为硬开关应用带来了显著的损耗降低，总开关能耗也有类似降低。较小的晶粒还会带来动态能量节约，使得性能表征RDS(on) x A更好，而且由于晶粒体积比第3代器件小了35%，还能提升晶圆产量，因而更加经济。为了在减小晶粒体积的同时将结壳热阻保持在合理水平，我们使用银烧结晶粒连接方式和先进的晶圆减薄技术。第4代的短路耐受时间是第3代的两倍以上，而导通电阻极低的750V/6mOhm FET的体二极管浪涌电流额定值保持不变。有趣的是，导通电阻随温度上升而增加的速度比第3代器件快，不过起始值较低，而这种效应实际上正是提高短路耐受时间额定值的助力。还有一个相关因素是，第4代器件打开和关闭时的开关能量的温度系数为正，而第3代器件则为负，而在额定运行条件和温度下，第4代器件的Eon值比第3代低，二者的Eoff值相近。

生成电磁干扰解决方案

SiC FET的速度极快，这是降低动态损耗所必需的，但是因为与电路寄生电感交互，所以高di/dt和dV/dt会造成电磁干扰高的风险。这会造成振铃和过冲，从而降低电压裕度并造成电磁兼容性合规问题，因此通常需要控制边缘速率。传统解决方案引入串联电阻来驱动栅极，但是在高频软开关电路中，这会降低效率，增加延迟时间并降低本已极小的打开时间和控制范围。从漏极到源极跨接小RC缓冲电路是一个更好的解决方案，可限制过冲和抑制振铃，而不会带来额外的损耗。请在网站上查找用户指南，了解RC值非常小的时候各种器件在不同条件下的推荐值并将其作为起点。对于软开关应用，一个电容器就已经足够。
并联SiC FET可能会引起栅极电路中的振荡，而缓冲电路可以通过降低边缘速率来防止这一情况，但是还是建议为每个器件和打开、关闭驱动状态使用单独的栅极电阻。在栅极连接中使用串联磁珠也是一个安全的解决方案，同时还要采用良好的直流链解耦实践来实现高频，以及优化了电压和局部解耦的稳健栅极驱动器。