电力电子中的碳化硅SiC
碳化硅主要器件形式
碳化硅主要器件形式1. 引言碳化硅(SiC)是一种广泛应用于电力电子领域的半导体材料。
相比于传统的硅材料,碳化硅具有更高的电子能带宽度、更高的热导率和更高的击穿电压,使其成为一种理想的材料用于高温、高电压和高频率的应用。
在碳化硅材料的基础上,开发了各种形式的主要器件,包括二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、金属氧化物半导体场效应二极管(MOSFET-D)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
这些器件形式在不同的应用场景中具有各自的优点和特点。
2. 碳化硅二极管碳化硅二极管是碳化硅主要器件形式之一。
它具有较低的反向电流、较高的击穿电压和较高的开关速度。
碳化硅二极管广泛应用于高压、高温和高频率的电力电子应用中,如电源、变频器、电动车充电器等。
碳化硅二极管的优点包括:•低反向电流:碳化硅材料的宽禁带宽度使得二极管的反向电流较低,可以减少能量损耗。
•高击穿电压:碳化硅材料的击穿电压较高,可以提供更高的电压容忍能力。
•高开关速度:碳化硅材料的载流子迁移率较高,使得二极管具有较高的开关速度。
3. 碳化硅MOSFET碳化硅MOSFET是碳化硅主要器件形式之一。
它是一种基于金属氧化物半导体结构的晶体管,具有较低的导通电阻、较高的开关速度和较高的击穿电压。
碳化硅MOSFET的优点包括:•低导通电阻:碳化硅材料的高载流子迁移率和较低的材料电阻使得MOSFET 具有较低的导通电阻,可以减少能量损耗。
•高开关速度:碳化硅材料的载流子迁移率较高,使得MOSFET具有较高的开关速度,可以提高系统的响应速度。
•高击穿电压:碳化硅材料的击穿电压较高,可以提供更高的电压容忍能力。
碳化硅MOSFET广泛应用于电力电子领域的高压、高温和高频率应用中,如电源、变频器、电动车驱动等。
4. 碳化硅MOSFET-D碳化硅MOSFET-D是碳化硅主要器件形式之一。
它是一种具有二极管特性的MOSFET,可以在同一结构中实现开关和整流功能。
碳化硅 在电化学中的应用
碳化硅在电化学中的应用
碳化硅(SiC)是一种耐高温、耐腐蚀的半导体材料,由于其独特的物理和化学性质,它在电化学应用中有着广泛的应用。
以下是一些碳化硅在电化学中的应用:
1. 电化学传感器:碳化硅电化学传感器用于检测各种化学物质的浓度,如氢气、氢硫化物、二氧化碳等。
碳化硅电极具有良好的化学稳定性,能够在恶劣的化学环境中长时间运行。
2. 电化学电池:碳化硅可以用于制造高能量密度和高功率密度的电池,如锂离子电池和燃料电池。
碳化硅材料作为电池的负极材料,可以提供更高的电导率和更好的循环稳定性。
3. 电化学催化:碳化硅催化剂在电化学反应中具有优异的活性和稳定性,可用于电化学合成、水分解、氧气还原和二氧化碳还原等反应。
4. 电化学腐蚀防护:碳化硅涂层可以用于金属表面的电化学腐蚀防护。
碳化硅的耐腐蚀性和硬度能够提高金属表面的耐磨性和抗腐蚀性。
5. 电化学传感器:碳化硅电化学传感器可以用于环境监测,如空气质量检测、水质分析等,用于检测污染物和有害物质的浓度。
6. 电化学能量转换:碳化硅材料在电化学能量转换器件中有着潜在的应用,如太阳能电池、光电化学电池等。
由于碳化硅的优异性能,它在电化学应用中越来越受到重视,未来可能会有更多的应用领域得到开发。
1。
SIC晶圆制造材料
SIC晶圆制造材料SIC晶圆制造材料SIC晶圆制造材料是一种具有高度稳定性和优异性能的半导体材料,广泛应用于电子、光电、光通信等领域。
在本文中,将对SIC晶圆制造材料的深度探讨进行分析,并分享对其的观点和理解。
一、介绍SIC晶圆制造材料1.1 简介SIC全名为碳化硅,是一种由碳和硅原料制成的化合物。
它具有高熔点、高硬度和高耐腐蚀性等特点,是一种理想的半导体材料。
SIC晶圆制造材料是以SIC为基础材料,通过特殊的生长工艺制备而成的。
1.2 特性SIC晶圆制造材料具有许多优异的特性。
SIC具有高温稳定性,可以在高温环境下工作,不易受热分解或氧化。
SIC晶圆具有高热导率和低热膨胀系数,能够有效地散热,提高器件的工作效率和可靠性。
SIC晶圆材料还具有优异的机械性能和化学稳定性,能够抵抗各种外界环境的侵蚀。
二、SIC晶圆制造材料的应用2.1 电子领域SIC晶圆制造材料在电子领域具有广泛的应用。
SIC晶圆可用于制造高功率和高频率的电子器件,如功率开关器件、超高压二极管和射频功率放大器等。
SIC晶圆材料还可以用于制造高温电子器件,如高温功率电子模块和高温传感器等。
另外,SIC晶圆还可以应用于制造紧凑型电子元件,如微型传感器和MEMS器件等。
2.2 光电领域SIC晶圆制造材料在光电领域也有广泛的应用。
SIC晶圆可以作为LED 的衬底材料,可提高LED器件的发光效率和可靠性。
SIC材料还可以用于制造高功率激光二极管,用于光通信和激光雷达等应用。
2.3 其他领域除了电子和光电领域,SIC晶圆制造材料还可以在其他领域得到应用。
在电力电子领域,SIC晶圆可以用于制造高温、高压和高功率的电力电子器件,如IGBT和MOSFET等。
SIC材料还具有较高的化学稳定性,可以用于制造耐腐蚀的传感器和阀门等。
三、对SIC晶圆制造材料的观点和理解针对SIC晶圆制造材料,我认为它具有巨大的市场潜力和发展前景。
SIC材料具有高度的稳定性和可靠性,能够满足高性能、高温度和高功率等特殊工作环境的要求。
sic的短路时间
sic的短路时间短路时间(Short-Circuit Time)指的是在电路中出现短路故障时,电路中的保护装置需要多长时间才能够切断电路,以防止过电流造成更大的损害。
而SIC(Silicon Carbide,碳化硅)则是一种新型的半导体材料,具有高温、高功率、高频等优点,被广泛应用于电力电子领域。
本文将讨论SIC的短路时间及其在电力系统中的应用。
一、SIC的特性SIC作为一种新型半导体材料,具有许多传统材料所不具备的特性,使得其在电力电子领域有着广泛的应用前景。
首先,SIC具有较高的电子能带宽度和击穿电场强度,能够承受更高的工作电压和电场强度。
其次,SIC的热导率较高,具有较好的散热性能,可以有效降低开关元件的温度。
此外,SIC的载流子迁移率较高,具有较低的导通压降和开关损耗,使得其在高频开关电源中能够实现更高的效率。
二、SIC的短路时间优势由于SIC的特性,其在短路故障发生时具有较短的切断时间,从而能够有效保护电路。
相对于传统的硅材料,SIC具有更高的掺杂浓度和较好的导电性能,电子的迁移速度更快,导致其短路时间更短。
此外,SIC的热导率较高,能够快速散热,减少开关元件在短路过程中的热损失。
因此,SIC在电力系统中广泛应用时能够提供更快速、更可靠的短路保护。
三、SIC在电力系统中的应用1. SIC开关元件的应用SIC开关元件作为SIC材料的代表产品之一,具有快速切换速度和低开关损耗的特点,被广泛应用于电力系统的变频器、逆变器、交直流转换器等设备中。
通过将SIC开关元件应用于电力系统中,能够提高系统的工作效率,减少电能损耗,并具有更好的抗干扰能力。
2. SIC保护装置的应用SIC材料的短路时间较短,使其成为电力系统中保护装置的理想选择。
在电力系统中,保护装置是非常重要的一环,可以及时切断电路,保护设备免受过流的损害。
采用SIC保护装置可以提供更快速的保护响应时间,提高系统的可靠性和安全性。
3. SIC材料的其他应用除了在开关元件和保护装置中的应用,SIC材料还可以应用于电力系统的其他领域。
sic碳化硅mosfet最高工作频率
SIC碳化硅MOSFET是一种新型的功率半导体器件,具有高电压、高温和高频等特点。
本篇文章将围绕着SIC碳化硅MOSFET的最高工作频率展开讨论。
一、SIC碳化硅MOSFET的基本原理SIC碳化硅MOSFET是基于碳化硅材料制备的金属氧化物半导体场效应晶体管。
它采用碳化硅作为衬底材料,能够承受更高的工作温度,具有更低的导通电阻和更高的击穿电压,因此能够在高温、高频环境下工作。
二、SIC碳化硅MOSFET的工作频率与特性1. SIC碳化硅MOSFET的工作频率通常受到器件结构、工艺制造和材料特性等因素的影响。
由于碳化硅材料的导电性能好,迁移率高,因此SIC碳化硅MOSFET能够在更高的频率下工作。
2. SIC碳化硅MOSFET在工作频率上的主要特性包括开关速度快、损耗小、电磁干扰小等。
这些特性使得SIC碳化硅MOSFET在高频开关电源、光伏逆变器、电动汽车控制等领域有着广泛的应用前景。
三、SIC碳化硅MOSFET的最高工作频率1. 由于SIC碳化硅MOSFET具有优异的高频特性,因此它的最高工作频率通常可以达到几十兆赫兹甚至上百兆赫兹。
这使得SIC碳化硅MOSFET能够在高频环境下稳定工作,并且具有较高的性能优势。
2. 目前,SIC碳化硅MOSFET的最高工作频率还存在一定的局限性,主要表现在器件结构、封装工艺、散热问题等方面。
随着技术的不断进步和改进,相信SIC碳化硅MOSFET的最高工作频率会不断提升,应用范围也会进一步扩大。
四、SIC碳化硅MOSFET的发展趋势1. 随着电力电子器件领域对高温、高频、高效的需求日益增长,SIC 碳化硅MOSFET必将成为未来的发展趋势。
其在新能源、电动汽车、航空航天、通信等领域的应用前景广阔。
2. SIC碳化硅MOSFET在工作频率上的优势,将为电力电子领域带来更多的创新和应用场景。
相信在未来的发展中,SIC碳化硅MOSFET 的最高工作频率会不断提升,为电力电子器件的发展注入新的活力。
sic功率器件测试基础知识
SIC(Silicon Carbide)功率器件是一种新型的半导体器件,它采用了碳化硅材料,具有高温、高电压、高频率等优点,被广泛应用于电力电子、新能源、电动车、光伏逆变器等领域。
SIC功率器件测试是对SIC器件进行性能评估和可靠性验证的过程,以下是一些SIC功率器件测试的基础知识:
1. 静态特性测试:包括测量器件的导通电阻、关断电阻、漏电流等参数。
这些参数可以反映器件的导通和关断能力,以及器件的漏电流情况。
2. 动态特性测试:包括测量器件的开关速度、开关损耗、反向恢复时间等参数。
这些参数可以反映器件在开关过程中的性能,包括开关速度和能量损耗。
3. 温度特性测试:包括测量器件在不同温度下的性能。
由于SIC器件具有高温特性,因此需要测试器件在高温环境下的导通和关断能力,以及温度对器件性能的影响。
4. 可靠性测试:包括测量器件的寿命、耐压、耐热等参数。
这些参数可以评估器件的可靠性和稳定性,以及器件在不同
工作条件下的性能。
5. 故障分析:对于测试中出现的故障或异常情况,需要进行故障分析,找出故障原因并采取相应的修复措施。
需要注意的是,SIC功率器件测试需要使用专门的测试设备和测试方法,以确保测试结果的准确性和可靠性。
同时,测试过程中需要严格遵守安全操作规程,以防止意外事故的发生。
碳化硅半导体的应用领域
碳化硅半导体的应用领域碳化硅(Silicon Carbide,SiC)是一种新型的半导体材料,具有优异的物理和化学性质,因此在多个领域有着广泛的应用。
本文将从能源、电力电子、汽车行业和通信领域等方面介绍碳化硅半导体的应用。
一、能源领域碳化硅半导体在能源领域中有着重要的应用。
首先,碳化硅半导体在太阳能电池中可以替代传统的硅材料,因为其较宽的能带隙使其具有更高的光吸收效率和更好的耐热性能,从而提高了太阳能电池的转换效率。
此外,碳化硅半导体还可以用于制造高温热电材料,可以将废热转化为电能,提高能源利用效率。
二、电力电子领域碳化硅半导体在电力电子领域中有着广泛的应用。
由于碳化硅半导体的高电场饱和漂移速度和高击穿电场强度,可以制造出耐高压和高频的功率器件。
这些功率器件可以应用于电动汽车、风力发电、电网等领域,提高能源转换效率,减少能源损耗,从而降低能源成本。
三、汽车行业碳化硅半导体在汽车行业中的应用也越来越广泛。
首先,碳化硅半导体的高温性能使其成为制造电动汽车的理想材料,可以制造出耐高温的电动汽车控制系统,提高电动汽车的安全性和稳定性。
其次,碳化硅半导体还可以用于制造车载充电桩,提高充电速度和效率,方便用户使用电动汽车。
四、通信领域碳化硅半导体在通信领域中也有着重要的应用。
碳化硅半导体的高频特性和高功率密度使其成为制造高频器件的理想材料。
这些高频器件可以应用于无线通信系统、雷达系统等领域,提高通信速度和传输距离,改善通信质量。
总结起来,碳化硅半导体在能源、电力电子、汽车行业和通信领域等方面都有着广泛的应用。
其优异的物理和化学性质使其成为替代传统半导体材料的理想选择。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展,碳化硅半导体的应用前景将会更加广阔,为各个领域带来更多的创新和发展。
sic mosfet 电极材料
SIC MOSFET 电极材料介绍在半导体器件中,MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是一种常见的器件。
而SIC MOSFET是指使用碳化硅(SiC)作为半导体材料的MOSFET。
本文将探讨SIC MOSFET电极材料的特点、优势以及应用领域。
SIC MOSFET的优势SIC MOSFET相比于传统的硅(Si)MOSFET具有许多优势,这使得它成为一种受欢迎的半导体器件。
1. 高温特性SIC MOSFET具有出色的高温特性。
由于碳化硅的热导率较高,SIC MOSFET在高温下能够更好地散热,从而提供更高的工作温度范围。
这使得SIC MOSFET在高温环境下具有更高的可靠性和稳定性。
2. 高电压能力碳化硅具有较高的击穿电场强度,这使得SIC MOSFET能够承受更高的电压。
相比之下,传统的硅MOSFET在高电压应用中可能会出现击穿现象。
因此,SIC MOSFET在高电压电力电子设备中得到广泛应用。
3. 低开关损耗SIC MOSFET具有较低的开关损耗,这是由于碳化硅的高电子迁移率和较高的饱和漂移速度所致。
这使得SIC MOSFET在高频率开关应用中具有优势,例如电力变换器和无线电频率应用。
4. 高频特性由于碳化硅具有优异的高频特性,SIC MOSFET能够在高频率下工作,从而使其在通信和雷达系统等领域中得到广泛应用。
SIC MOSFET电极材料在SIC MOSFET中,电极材料起着重要的作用。
电极材料不仅需要具有良好的导电性能,还需要能够与碳化硅形成良好的界面,以确保低接触电阻和高可靠性。
1. 金属电极金属电极是SIC MOSFET中常用的电极材料。
常见的金属电极材料包括铂(Pt)、钨(W)和钼(Mo)。
这些金属电极具有良好的导电性能和稳定性,能够与碳化硅形成良好的界面。
2. 合金电极合金电极是另一种常用的SIC MOSFET电极材料。
常见的合金电极材料包括钛铝合金(TiAl)和钛铜合金(TiCu)。
碳化硅在大功率电力电子器件中的应用
碳化硅在大功率电力电子器件中的应用摘要:功率半导体器件是电力电子技术的关键元件。
与传统的硅功率器件相比,碳化硅功率器件能够承受更高的电压,具有更低的寄生参数(寄生电容、电阻和电感),更小的器件尺寸和更短的响应时间。
开关速度的提高不但可以降低系统功率损耗,而且能够允许使用更小的变压器和电容器,大大减小了系统的整体尺寸和质量。
而且,碳化硅的耐高温特性大大降低了系统的散热设计,允许使用更小的散热片及风扇,降低散热器体积及功率损耗。
因此,碳化硅器件有望从本质上提高电力电子功率转换设备的效率和功率密度。
本文对碳化硅材料特性做简单的介绍,进而深刻了解碳化硅器件的物理和电气特性,并对碳化硅在电力电子主要功率器件器件二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT的电气特性和初步应用等问题进行探讨。
关键词:电力电子器件,碳化硅,二极管,MOSFET,GTO,IGBT,IGCT0引言碳化硅(SiC)的优异特性随绿色经济的兴起而兴起。
在提高电力利用效率中起关键作用的是电力电子功率器件。
如今降低功率器件的能耗已成为全球性的重要课题。
同时,借助于微电子技术的发展,以硅器件为基础电力电子功率器件MOSFET及IGBT等的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近其由材料特性决定理论极限,依靠硅器件继续完善提高和电力电子电子装置与系统性能的潜力已十分有限。
在这种情况下,碳化硅器件受到人们青睐。
碳化硅器件耐高温(工作温度和环境温度)、抗辐射、具有较高的击穿电压和工作频率,适于在恶劣条件下工作。
与传统的硅器件相比,日前已实用的SiC器件可将功耗降低一半,由此将大大减少设备的发热量,从而可大幅度降低电力功率变换器的体积和重量。
但由于其制备工艺难度大,器件成品率低,因而价格较高,影响了其普通应用。
近几年来,实用化和商品化的碳化硅肖特基势垒功率二极管,以其优良特性证实了半导体碳化硅在改善电力电子器件特性方面巨大的潜在优势。
最近,Cree公司报道了耐压近2000V、电流大于100A、工作温度高于200℃的晶闸管[1]。
碳化硅材质用途
碳化硅材质用途碳化硅(Silicon carbide,简称SiC)是一种重要的半导体材料,具有广泛的用途。
本文将介绍碳化硅材质的几个主要应用领域。
一、电力电子领域碳化硅在电力电子领域有着重要的应用。
由于碳化硅具有较高的击穿电场强度和较高的工作温度,因此可以用于制造高压、高温的功率器件。
碳化硅功率器件相比传统的硅功率器件具有更低的导通损耗和更高的开关速度,可以提高电力转换效率和减小体积。
碳化硅材质的功率器件已经在电动汽车、风力发电、太阳能发电等领域得到了广泛应用。
二、光电子领域碳化硅具有宽带隙特性,可以在可见光和紫外光范围内进行高效的光电转换。
因此,碳化硅被广泛应用于制造光电器件,如光伏电池、LED、激光二极管等。
与传统的硅材料相比,碳化硅具有较高的光电转换效率和较长的寿命,可以提高光电器件的性能。
三、化工领域碳化硅材质具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性,因此在化工领域有着广泛的应用。
碳化硅可以制成耐酸碱的管道、阀门和容器,用于承载和输送腐蚀性介质。
此外,碳化硅材料还可以用于制造高温反应器、催化剂载体等,在高温环境下具有较好的稳定性和耐久性。
四、机械工程领域碳化硅具有高硬度、高强度和良好的磨损性能,因此在机械工程领域有着广泛的应用。
碳化硅可以用于制造高温和高速运转的机械零件,如轴承、密封件、切削工具等。
碳化硅材质的零件具有较长的使用寿命和较低的摩擦系数,可以提高机械设备的性能和可靠性。
五、航空航天领域碳化硅具有低密度、高热导率和优异的高温强度,因此在航空航天领域有着重要的应用。
碳化硅可以用于制造航空发动机的涡轮叶片、燃烧室和喷嘴等关键部件,以提高发动机的工作效率和可靠性。
此外,碳化硅材料还可以用于制造航天器的热防护材料和结构材料,以应对极端的高温和高速环境。
碳化硅材质具有广泛的应用领域。
在电力电子、光电子、化工、机械工程和航空航天等领域,碳化硅材质都发挥着重要的作用,推动着相关技术的发展和进步。
随着科学技术的不断发展,相信碳化硅材质在更多领域将展现出更大的潜力和应用前景。
碳化硅mos和sic模块 应用设计.pdf
碳化硅mos和sic模块应用设计碳化硅MOS和SiC模块是一种新型的功率半导体器件,其具有高温、高频、高电压、高功率密度等特点。
在应用中,它们主要用于高效率、高性能和高可靠性的功率电子系统,包括电力电子、电动车辆、太阳能、风能、工业驱动、医疗设备等领域。
下面针对常见的应用设计进行详细说明:1. 电力电子:碳化硅MOS和SiC模块可以应用于高压直流输电、开关电源、逆变器、变频器等电力电子设备中。
其中,高压直流输电采用硅碳MOSFET模块可以有效降低系统的损耗,提高系统效率;而开关电源、逆变器和变频器则采用SiC MOSFET模块可以实现更快的开关速度、更低的导通电阻和更高的开关频率,从而实现更加紧凑和高效的电源设计。
2. 电动车辆:碳化硅MOS和SiC模块可以应用于电动汽车和混合动力车的电机驱动系统中。
通过使用这些器件,可以降低系统的能耗、提高转换效率,实现更高的动力密度和更长的续航里程,从而提升电动汽车的性能和可靠性。
3. 太阳能和风能:碳化硅MOS和SiC模块可以应用于太阳能和风能领域的电源逆变器中。
这些逆变器需要高效率、高频率、高温度和高可靠性,在这方面SiC MOSFET模块表现出色,可以实现更高的转换效率和降低系统成本。
4. 工业驱动和医疗设备:碳化硅MOS和SiC模块可以应用于工业驱动、医疗设备等领域的高性能和高可靠性电源和逆变器中。
在这些应用中,硅碳和SiC MOSFET模块都能够提供更高的效率、更高的性能、更高的功率密度以及更长的使用寿命。
总之,碳化硅MOS和SiC模块具有广泛的应用前景,特别是在高温、高频、高电压、高功率密度等方面,将推动功率半导体技术的发展和应用。
碳化硅模块应用领域及特点
碳化硅模块应用领域及特点碳化硅(SiC)是一种新型半导体材料,具有很高的电子能隙和热稳定性,被广泛应用于电力电子、汽车电子、光电子、通信等领域。
以下将详细介绍碳化硅模块的应用领域及特点。
碳化硅模块的应用领域:1. 电力电子应用:碳化硅模块在电力电子应用中具有重要地位。
由于碳化硅材料导电性能好、热导率高,碳化硅模块能够在高温环境下工作,适用于功率变换器、逆变器、电力调节器等电力电子设备。
此外,碳化硅模块的高频性能优异,适用于高频变压器、开关电源等应用。
2. 汽车电子应用:碳化硅模块在汽车电子领域的应用也日益增多。
碳化硅材料的高温稳定性使得碳化硅模块能够在汽车发动机控制、电动车驱动系统、车载充电桩等高温环境下工作。
此外,碳化硅模块体积小、重量轻,能够提高汽车整体能源利用效率。
3. 光电子应用:碳化硅模块在光电子领域的应用主要体现在LED照明、太阳能发电等方面。
碳化硅材料的性能使得碳化硅模块具有较高的辐射和光电转化效率,能够提供更高亮度的照明和更高效率的太阳能发电系统。
4. 通信应用:碳化硅模块在通信领域的应用主要体现在通信传输系统和信号处理系统。
碳化硅模块因其高功率和高频率特性,能够提供更高速度和更大容量的通信传输,同时还能够实现高精度的信号处理。
碳化硅模块的特点:1. 高温稳定性:碳化硅模块能够在高温环境下工作,其温度稳定性远远超过了传统的硅模块。
这使得碳化硅模块能够应用于各种高温场合,如汽车发动机控制、太阳能发电等。
2. 高功率密度:碳化硅模块具有较低的导通电阻和较高的电子能量饱和速度,能够实现更高的功率密度。
这使得碳化硅模块能够在相同空间尺寸下提供更高的功率输出,提高系统效率。
3. 快速开关速度:碳化硅模块的开关速度非常快,能够实现快速开关和逆变。
这对于电力电子设备来说非常重要,可以提高系统的响应速度和稳定性。
4. 较低损耗:碳化硅模块的导通电阻较小,能够降低能耗。
同时,碳化硅材料具有较高的能隙,使得碳化硅模块能够实现低反向导通损耗,提高整体能量转换效率。
碳化硅mosfet生长方法
碳化硅mosfet生长方法碳化硅(SiC)是一种广泛应用于高温、高压和高频电力电子设备中的半导体材料。
SiC材料具有许多优异的特性,如高电子迁移率、较小的漏电流、较高的功率密度以及较高的工作温度等。
这使得SiCMOSFET成为一种非常有前景的电力器件,被广泛应用于能源转换、电动车、电源等许多领域。
在SiCMOSFET的生长过程中,主要有以下几种方法:1.化学气相沉积(CVD)方法:化学气相沉积是通过在高温和大气压下,将气体化的硅和碳源物质送入基底表面进行反应,从而在基底表面上沉积SiC薄膜。
该方法包括低压和大气压化学气相沉积。
其中,低压化学气相沉积是在较低的气压下进行薄膜生长,通常是在高真空中进行的。
而大气压化学气相沉积是在大气压下进行的,这种方法具有成本低廉、生长速率较快等优点。
2.共晶生长方法:共晶生长是一种常用于生长SiC单晶的方法。
该方法在高温下将硅和碳的混合物进行熔炼,然后通过慢慢降温来使其结晶形成单晶。
共晶生长方法通常分为几种不同的变体,如气相共晶生长(PVT)和液相共晶生长(LPE)等。
共晶生长方法具有获得高质量SiC单晶的优点,但生长速率相对较慢,且生长过程受到控制较为困难。
3. 子lim射频 (RF) 氙猗射语半导体(MP)候立道侦生电长子晶生摘长:RF场效应晶生长(RF-FBG)是一种在高温下使硅和碳相混合物进行熔炼,然后通过固液相析出来进行生长SiC单晶的方法。
其中,RF能量可以提供必要的能量来使固态硅和碳发生熔化并形成SiC晶体。
与共晶生长方法相比,RF-FBG方法具有较高的生长速率和较低的成本。
4.和挥发法:以碳化物或硅源物质(如氧化硅、二甲基甲基酰胺(DMSO)和二甲基有机硅(DMDMS)等)作为前体材料,在高温下进行低氧热解和热蒸发,生成碳化硅沉积物。
这种方法生产的无取向SiC薄膜可以作为基底用于成长SiC 单晶。
5.物理气相沉积法:物理气相沉积是通过在低压下,将SiC材料源物质直接蒸发到基底上从而形成SiC薄膜。
碳化硅 SiC 的特性及应用现状与发展
碳化硅 SiC 的特性及应用现状与发展发表时间:2020-09-09T11:16:08.600Z 来源:《科学与技术》2020年28卷9期作者:傅强王成顾卿胡晓波[导读] 现在以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体在工业上的应用已成为未来发展趋势摘要:现在以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体在工业上的应用已成为未来发展趋势。
碳化硅SiC材料具有击穿电场强度高、热稳定性好、载流子饱和漂移速度高、热导率高等特点,使得SiC器件具有耐高温、耐高压、损耗小、开关频率高、动态性能优良等优点,在较高电压等级(高于3 kV)、散热要求高或对电力电子装置性能有更高要求的场合,有着硅器件无法比拟的优势,具有良好的应用前景。
关键词:第三代半导体;碳化硅;电力电子1、概述近年来,随着半导体器件在航空航天、石油勘探,核能、汽车及通信等领域应用的不断扩大,人们开始着手解决耐高温、大功率、抗辐射的电子和光电子器件的问题。
碳化硅SiC作为宽禁带半导体材料的代表首先引起人们的极大注意。
SiC材料具有优异的热学、光学、电学、化学和机械性能。
SiC晶体具有强的共价键结构,这种结构中的每个原子被四个异种原子所包围,反映其能量稳定性。
使它具有高的硬度、高熔解温度、高的化学稳定性和抗辐射能力。
SiC非常适合制备抗辐射和高温的高频、高速和大功率半导体器件及光发射二极管和探测器。
此外,高的热导率还表明了它具有制备高密度SiC集成电路的应用潜力。
在继以硅为代表的第一代、以砷化镓为代表的第二代半导体之后,SiC已成为典型的第三代半导体。
2、碳化硅SiC半导体材料特性目前,SiC半导体材料发展日趋成熟。
表1是有代表性的一代、二代和三代半导体材料特性参数对比。
表1 SiC与其它半导体材料的特性参数表从表1可以看出,SiC材料特性主要有以下优点:a.击穿电场比硅Si高十倍,比砷化镓GaAs高五倍,极大地提高了SiC半导体功率器件耐压容量和电流密度,同时也较大地降低了导通损耗。
功率模块碳化硅
功率模块碳化硅
功率模块是一种集成了功率器件和驱动电路的电子元件,用于控制、调节和转换电能的模块化设备。
碳化硅(SiC)功率模
块是一种采用碳化硅材料的功率模块。
碳化硅具有许多优点,使其成为功率电子器件领域的热门材料之一。
首先,碳化硅具有较高的电子饱和漂移速度和较高的击穿电压,能够实现更高的开关频率和更高的电压操作范围。
其次,碳化硅具有更低的导通和开关损耗,能够提供更高的效率和更低的温升。
此外,碳化硅具有更好的热导性能和更高的工作温度,能够提供更高的功率密度和更小的散热器尺寸。
碳化硅功率模块广泛应用于电力电子、工业自动化、新能源车辆等领域。
它们可用于直流-直流变换器、交流-直流变换器、
逆变器、驱动器等功率电子系统中,以提供高效的电能转换和控制。
由于碳化硅功率模块的优异性能,它们能够有效降低系统功率损耗、提高系统效率、减小系统尺寸,并具备更高的可靠性和寿命。
总之,碳化硅功率模块是一种采用碳化硅材料制造的功率模块,具有较高的性能和更广泛的应用领域。
随着碳化硅技术的不断发展和成熟,碳化硅功率模块有望在功率电子领域取得更大的进展和应用。
碳化硅半导体的应用领域
碳化硅半导体的应用领域碳化硅(SiC)半导体是一种具有优异性能的新型材料,它在各个领域中都有广泛的应用。
本文将从电力电子、汽车工业、通信技术和光电子领域等方面详细介绍碳化硅半导体的应用。
一、电力电子领域碳化硅半导体在电力电子领域中具有独特的优势。
由于其高电场强度和高饱和漂移速度,碳化硅半导体器件能够承受高压和高温环境下的工作,因此被广泛应用于电力变换器、逆变器和整流器等电力电子设备中。
与传统的硅材料相比,碳化硅半导体器件能够实现更高的功率密度和更高的工作频率,大大提高了电力电子系统的效率和可靠性。
二、汽车工业领域碳化硅半导体在汽车工业领域中也有着重要的应用。
由于其高温性能和高功率密度,碳化硅半导体器件能够在汽车电子控制单元中承受高温环境下的工作,并提供更高的功率输出。
此外,碳化硅半导体器件还具有较低的开关损耗和较高的开关速度,可以提高电动汽车的驱动效率,并延长电池续航里程。
因此,碳化硅半导体在电动汽车的电力传输、电机驱动和充电桩等方面有着广泛的应用。
三、通信技术领域碳化硅半导体在通信技术领域中也有着重要的应用。
由于其高频特性和低损耗特性,碳化硅半导体器件可以实现高速、大容量的数据传输。
在光纤通信系统中,碳化硅半导体器件可以用于光电转换和光调制等关键环节,提高光通信系统的传输速率和性能。
此外,碳化硅半导体器件还可以用于射频功率放大器和微波器件等通信设备中,提供更高的功率输出和更稳定的信号传输。
四、光电子领域碳化硅半导体在光电子领域中也有着广泛的应用。
由于其宽带隙和高电子迁移率,碳化硅半导体器件可以实现高效率的光电转换和光电探测。
在光伏发电系统中,碳化硅半导体器件可以作为太阳能电池的关键组件,将太阳能转化为电能。
此外,碳化硅半导体器件还可以用于激光器、光电子集成电路和光通信器件等光电子设备中,提供更高的功率输出和更稳定的光信号传输。
总结起来,碳化硅半导体在电力电子、汽车工业、通信技术和光电子领域中都有广泛的应用。
sic驱动原理
sic驱动原理小伙伴们!今天咱们来唠唠那个听起来就很酷炫的SIC驱动原理。
SIC呢,就是碳化硅啦。
这碳化硅可不得了,就像科技界的一个小明星。
它在驱动方面有着独特的本事。
咱们先从它的材料特性说起。
碳化硅这个材料啊,它的禁带宽度超级大。
这就好比它有一个超级坚固的城墙,和传统的硅材料比起来,那些电子想要轻易地越界可就难喽。
这个大禁带宽度带来的好处可多啦。
比如说,它能够承受更高的电压。
想象一下,就像一个人能扛起更重的东西一样,SIC在电路里可以应对高电压的挑战,这在很多高压应用场景里,那可就是大英雄啊。
而且啊,因为禁带宽,它在高温下也能稳稳当当的。
不像有些材料,温度一高就开始“闹脾气”,SIC就像是个耐热小超人,在高温环境里还能正常工作,这对于一些像汽车发动机附近那种高温环境下的电子设备来说,简直就是救星。
再说说它的电子迁移率。
SIC的电子迁移率也很不错呢。
这电子迁移率啊,就像是电子在材料里跑步的速度。
SIC里的电子跑起来那也是相当快的,这就使得在电路中,信号的传输速度能够加快。
就好像快递员是个飞毛腿,能快速地把包裹(信号)送到目的地。
这样一来,整个电路系统的响应速度就提高了。
比如说在一些需要快速反应的电力电子设备里,像电机的驱动控制,SIC就能让电机快速准确地按照指令转动起来,就像一个听话的小机器人,主人一声令下,马上就动起来,而且动作还很精准呢。
说到SIC驱动原理,不得不提它的开关特性。
SIC的开关速度那叫一个快啊。
这开关就像是电路里的一扇门,SIC这扇门可以快速地打开和关闭。
当它快速关闭的时候,就能够有效地减少在关闭过程中的能量损耗。
这就好比你关灯的时候,如果能一下子就把灯关得死死的,就不会有那种微弱的电流还在偷偷跑,浪费电。
而且快速的开关速度还能提高整个电路的工作频率。
这就像一个人做事的节奏变快了,在同样的时间里能做更多的事情。
对于电力系统来说,更高的工作频率就意味着可以使用更小的电感和电容等元件。
sic模块 无功老化测试标准
《SIC模块无功老化测试标准——深度解析》一、引言在电力电子领域,SIC模块作为一种新型的半导体器件,其无功老化测试标准备受到了广泛关注。
本文将从SIC模块的基本特性、无功功率的影响、老化测试标准的制定等多个方面展开深度解析,帮助读者全面了解SIC模块无功老化测试标准的重要性和必要性。
二、SIC模块的基本特性SIC(碳化硅)作为一种新型半导体材料,具有耐高温、高频等特性,因此被广泛应用于电力电子领域。
SIC模块相比传统的硅模块具有更高的工作温度和更低的导通损耗,因此在高频、高温、高压等环境下具有更好的性能表现。
SIC模块的无功功率也因此受到更多的关注,其老化特性和老化规律需要经过严格的测试和评估。
三、无功功率的影响在电力系统中,无功功率的产生和消耗对系统稳定性和经济性有着重要影响。
而SIC模块作为电力电子器件的重要组成部分,其在系统中的无功功率的影响尤为重要。
制定SIC模块的无功老化测试标准能够更好地评估其在实际工作中的性能表现,从而指导其在电力系统中的应用。
四、老化测试标准的制定针对SIC模块的无功老化测试标准,需要考虑到多种工作条件下的影响因素,如温度、电压、频率等。
还需要结合实际应用中的特殊环境和要求,制定出切实可行和具有指导性的测试标准。
通过对SIC模块的老化试验和数据分析,可以建立起一套完整的测试标准体系,为其在电力系统中的应用提供可靠的保障。
五、个人观点和理解我认为,针对SIC模块无功老化测试标准的制定,需要全面考虑其在实际工作中的应用情况和环境影响,同时结合其基本特性和无功功率的影响,制定出合理可行的测试标准。
只有通过严格的老化试验和数据分析,才能真正评估SIC模块的性能表现,并为其在电力系统中的稳定可靠运行提供保障。
六、总结与回顾通过本文的深度解析,我们全面了解了SIC模块无功老化测试标准的重要性和必要性。
从SIC模块的基本特性、无功功率的影响,到老化测试标准的制定,都对该主题进行了全面探讨。
碳化硅mosfet内阻
碳化硅mosfet内阻一、背景介绍碳化硅(SiC)MOSFET是一种新型的功率半导体器件,具有高温、高电压、高频等优点,被广泛应用于电力电子领域。
内阻是衡量MOSFET性能的重要指标之一,对于功率转换效率和可靠性有着重要影响。
二、碳化硅MOSFET内阻的定义内阻是指在MOSFET导通状态下,从源极到漏极的直流电阻。
通常用Rds(on)表示,单位为欧姆(Ω)。
三、碳化硅MOSFET内阻影响因素1.器件尺寸: MOSFET的尺寸越大,则其导通区域越大,内阻越小。
2.材料质量:碳化硅材料质量对器件内阻也有很大影响。
3.工艺技术:制造工艺对器件性能也有很大影响。
4.温度:高温会使得器件内部电子迁移速度变快,从而降低导通区域的电阻。
四、降低碳化硅MOSFET内阻的方法1.缩小器件尺寸:通过制造工艺技术的提高,可以制造出更小尺寸的MOSFET,从而降低其内阻。
2.改善材料质量:碳化硅材料质量的提高可以使得器件内阻降低。
3.改进制造工艺:制造工艺的改进可以提高器件性能和质量,从而降低内阻。
4.优化散热设计: MOSFET在高温下容易损坏,因此优化散热设计可以有效降低其温度,从而降低内阻。
五、碳化硅MOSFET内阻测试方法1.静态测试法:在恒定电流和电压下测量MOSFET的导通电阻。
2.动态测试法:在交变电压下测量MOSFET的导通电阻。
六、碳化硅MOSFET内阻应用1.功率转换器:碳化硅MOSFET在功率转换器中被广泛应用,如变频空调、太阳能逆变器等。
2.电机驱动器:碳化硅MOSFET在电机驱动中也有着广泛应用,如风力发电机、轮船驱动等。
3.军事领域:碳化硅MOSFET在军事领域中也有着广泛应用,如雷达、通讯等。
七、总结碳化硅MOSFET内阻是衡量其性能的重要指标之一,影响因素包括器件尺寸、材料质量、工艺技术和温度等。
降低内阻的方法包括缩小器件尺寸、改善材料质量、改进制造工艺和优化散热设计。
碳化硅MOSFET在功率转换器、电机驱动器和军事领域等方面有着广泛应用。
导电碳化硅4度
导电碳化硅4度
导电碳化硅(SiC)是一种重要的半导体材料,被广泛应用于高温、高压、高频率和高功率的电子设备中。
它具有优异的物理和化学性能,包括高导电性、高热导性、高硬度、化学稳定性好以及耐高温等特点。
当你提到“4度”这个表述时,这可能是对导电碳化硅性能的某种特定指标或条件的描述,但这个表述不是标准的或广泛认可的参数描述方式。
通常,讨论导电碳化硅的性能时,可能会提及其导电率、能隙(band gap)、热导率、抗压强度等参数。
导电率可以表征材料对电流的导通能力,而能隙是指材料在绝对零度下价带和导带之间的能量差,直接关系到材料的导电性和半导体特性。
如果你是想询问导电碳化硅在特定条件下(如4度C温度下)的性能或者是关于导电碳化硅的某个特定应用,可能需要提供更多的上下文信息。
例如,你可能关心的是在接近冰点温度下导电碳化硅的电导率或其他物理性能的变化。
请提供更详细的背景或具体问题,以便我能给出更准确的解答。
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电力电子中的碳化硅SiCSiC in Power ElectronicsVolker Demuth, Head of Product Management Component, SEMIKRON Germany据预测,采用SiC的功率模块将进入诸如可再生能源、UPS电源、驱动器和汽车等应用。
风电和牵引应用可能会随之而来。
到2021年,SiC功率器件市场总额预计将上升到10亿美元 [1]。
在某些市场,如太阳能,SiC器件已投入运行,尽管事实上这些模块的价格仍然比常规硅器件高。
是什么使这种材料具有足够的吸引力,即使价格更高也心甘情愿地被接受?首先,作为宽禁带材料,SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。
传统功率硅技术中,IGBT开关被用于高于600V的电压,并且硅PIN-续流二极管是最先进的。
硅功率器件的设计与软开关特性造成相当大的功率损耗。
有了SiC的宽禁带,可设计阻断电压高达15kV的高压MOSFET,同时动态损耗非常小。
有了SiC,传统的软关断硅二极管可由肖特基二极管取代,并带来非常低的开关损耗。
作为一个额外的优势,SiC具有比硅高3倍的热传导率。
连同低功率损耗,SiC是提高功率模块中功率密度的一种理想材料。
目前可用的设计是SiC混合模块(IGBT和SiC肖特基二极管)和全SiC模块。
SiC混合模块SiC混合模块中,传统IGBT与SiC肖特基二极管一起开关。
虽然SiC器件的主要优势是与低动态损耗相关,但首先讨论SiC肖特基二极管的静态损耗。
通常情况下,SiC器件的静态损耗似乎比传统的硅器件更高。
图1.a显示了传统软开关600V赛米控CAL HD续流二极管的正向压降Vf,为低开关损耗而优化的快速硅二极管和SiC肖特基二极管,所有的额定电流为10 A。
图1.a中:25℃和150℃下不同续流二极管的正向电流与正向压降。
对比了10A的SiC肖特基二极管,传统的软开关硅二极管(CAL HD)和快速硅二极管(硅快速)。
1.b:同一二极管的正向压降和电流密度(正向电流除以芯片面积)。
在10A的额定电流下,硅续流二极管展现出最低的正向压降,SiC肖特基二极管的Vf更高,而快速硅二极管展现出最高的正向压降。
正向电压与温度之间的关联差别很大:快速硅二极管具有负的温度系数,150°C下的Vf 比25°C下的Vf低。
对于12A以上的电流,CAL的温度系数为正,SiC肖特基二极管即使电流为4A时,温度系数也为正。
由于二极管通常并联以实现大功率器件,需要具有正温度系数以避免并联二极管中的电流不平衡和运行温度不均匀。
这里,SiC肖特基二极管显示出最佳的性能。
但与常规硅二极管相比,SiC肖特基二极管的静态损耗较高。
由于二极管是基于10A额定电流进行比较的,考虑不同供应商的器件之间有时不同的额定电流定义是很重要的。
为了更加深入地了解器件性能,画出电流密度(正向电流除以芯片面积)与正向压降之间的关系是有用的,它考虑到了芯片的面积。
图1.b显示了等效电流密度,传统硅二极管和SiC肖特基二极管具有非常相似的正向压降,而快速硅二极管的Vf仍然是最高的。
换句话说,当使用相同的芯片面积时,硅二极管和SiC二极管具有可比的静态损耗。
通常SiC芯片尺寸更小,由于额度电流的确考虑到了静态和动态损耗,额定电流,所以带来较小的总损耗,因此缩小了芯片的尺寸。
看一下SiC肖特基二极管的动态损耗,可以清楚地看到SiC器件的主要优点,见表1。
表1:传统硅续流二极管(CAL HD)、SiC肖特基二极管和快速硅二极管的动态参数。
所有二极管额定电压1200V,额度电流10A。
于常规硅二极管相比,SiC肖特基二极管的反向恢复电流IRRM要低50%以上,反向恢复电荷QRR 降低了14倍,关断损耗Eoff降低了16倍。
Si-快速二极管显示了比常规硅二极管更好的特性,但它不会达到SiC肖特基二极管那样的优异动态特性。
由于SiC肖特基二极管动态损耗低,可以显着减少逆变器损耗,节约用于冷却的开支并且增加逆变器的功率密度。
此外,低动态损耗使SiC肖特基二极管非常适合高开关频率。
另一方面,快速开关的续流二极管可能有个缺点,反向电流非常陡峭的下降可能导致电流截止和振荡。
在使用硅二极管的情况下,电流截止是由软关断特性控制的。
图2比较了在CAL HD和SiC肖特基续流二极管的关断特性。
图2:硅二极管和SiC续流二极管关断特性。
SiC二极管的关断损耗几乎看不出来。
由于SiC二极管的关断损耗小,反向电流迅速下降,使得反向电流和电压上的振荡小。
有了硅基CAL HD二极管,能够观测到CAL硅续流二极管众所周知的软关断行为。
由于反向电流平滑地减小,没有看到电压尖峰和振荡。
另一方面,软关断行为会带来显着的关断损耗,因为当二极管上的电压上升时有相当大的反向电流流过。
SiC肖特基二极管基本上没有显示出任何的反向恢复电荷,因此关断损耗非常低。
由于反向电流的迅速减小,产生小的振荡,可以在反向电流和压降中见到纹波。
在我们的例子中,SiC肖特基二极管的快速关断行为通过优化DCB上的芯片布局和模块的低杂散电感进行处理。
因此,电压振荡很小,不会导致显着过电压尖峰。
因此,能够管理快速开关二极管的缺点,并通过优化的模块设计充分利用Si C肖特基二极管的优点。
图3中,通过对比传统硅模块和带有快速硅IGBT和SiC 肖特基二极管的SiC混合模块显示出SiC二极管的优点。
图3:传统硅三相桥模块的输出电流(1200V,450A沟道型IGBT+CAL续流二极管)和SiC混合三相桥模块(1200V,3 00A快速IGBT和SiC肖特基二极管)。
安装在水冷散热器上的SKiM93模块的热损耗计算。
正如所料,SiC肖特基二极管的优异动态特性显着增加了模块的输出功率。
给定芯片设置,该设置被选择用于较高开关频率下实现最佳性能,30kHz下的可用输出电流可以增加超过70%。
随着开关频率的进一步升高,混合SiC模块所带来的好处甚至更大。
较低的损耗和由此而产生更大模块级功率输出可以以几种方式被利用。
逆变器的重量和体积可显着减少,这对诸如汽车和航空航天应用很重要。
利用高开关频率,采用较小的LC滤波器是可能的,这可以减少逆变器尺寸和成本。
最后但并非最不重要的是,更低的损耗在能效方面也是显着的优势,对诸如太阳能、UPS和汽车应用很重要。
全SiC 模块使用如SiC MOSFETS这样的SiC开关,可进一步降低功率模块的整体损耗。
在表2中,对比了1200V、25A的三相桥IGBT模块和20A全SiC组件的静态和动态损耗。
表2:1200V、25A IGBT模块(沟道型IGBT+CAL二极管)与20A全SiC模块(SiC MOSFET和SiC肖特基二极管)之间的静态和动态损耗对比全SiC模块的静态损耗高17%,而动态损耗显着降低:导通损耗低3倍,关断损耗低超过6倍。
从而,一个完整的SiC模块的可用输出功率大大高于传统的硅技术,特别是在较高的开关频率下,如图4.a所示。
图4.a:1200V、20A 三相桥全SiC模块和传统1200V、25A 三相桥IGBT模块的输出功率P out。
4.b:输出功率除以芯片面积表示所用功率半导体的功率密度。
热损耗计算基于风冷散热器,40°C的环境温度。
开关频率高于20KHz时,全SiC模块的输出功率比IGBT模块高100%以上。
此外,输出功率对开关频率的依赖也小。
反过来,全SiC功率模块可用于非常高的开关频率,因为与10kHz时的输出功率相比,40kHz时的输出功率只低28%。
当开关频率低于5kHz时,IGBT模块显示出较高的输出功率。
这是以内全SiC的模块中所用的SiC芯片组是针对非常高的开关频率而优化的。
针对较低开关频率的优化也是可能的。
再次,通过考虑用于硅和SiC芯片的芯片面积,来处理这两个模块的功率密度是有用的。
在图4b中,输出功率除以芯片面积得到功率密度。
全SiC 模块的功率密度比IGBT模块要高得多,甚至在开关频率低于5kHz时。
因此,通过使用更大的芯片面积来优化用于低开关频率的全SiC模块是可能的。
只要SiC 芯片尺寸合适,SiC器件可以在广泛的开关频率范围内提供更高的输出电流和输出功率。
大功率 SiC器件大功率要求功率芯片和模块大量并联。
目前,可以获得额定电流高达200A的硅IGBT和传统续流二极管,SiC MOSFET和肖特基二极管的最大额定电流迄今为止小于100A。
因此,不得不并联大量的SiC晶片以实现大额定功率。
考虑到SiC器件的快速开关特性和振荡趋势,需要低电感模块设计和DCB基板上优化的芯片布局。
在下文中,1200V、900A全SiC模块与1300A的常规硅模块相对比。
IGBT模块利用2块并联的DCB基板,每个基板配有并联的9个75A沟道IGBT,连同5个100A CAL续流二极管。
为了获得与SiC等效的功率输出,并且由于可以获得额定电流较低的SiC器件,全SiC模块采用2块DCB基板,每个基板配备有23个20A SiC-MOSFET和34个13.5A SiC肖特基续流二极管。
全SiC模块中,共有46 个S iC MOSFET和68 个SiC肖特基二极管被并联。
表1示给出了Si和全SiC模块基本数据的对比。
表3:1200V,900A全SiC模块和其1300A IGBT等效器件的电气及热特性数据。
对比热数据,全SiC模块显示出比传统硅模块更低的热阻。
这是由于与Si相比,SiC具有更高的热传导率和更好的热扩散能力:在此布局中,4个SiC二极管芯片在相同的空间上代替1个硅二极管。
SiC器件更低的热阻是特别重要的,因为在这种情况下硅芯片使用了21 cm2的总面积,而全SiC模块只用了10 cm2。
与硅模块的通态损耗相比,全SiC模块的通态损耗更高。
SiC肖特基二极管的正向压降也是这样。
全SiC模块的动态损耗非常低:SiC MOSFET的开关损耗比硅IGBT低4倍,SiC肖特基二极管的损耗低8-9倍。
较低的动态损耗和更好的散热带来相当高的功率输出,如图5所示。
图5:1200V,900A全SiC模块和1300A IGBT模块输出电流的对比。
热损耗计算基于为风冷散热器,60°C的环境温度。
即使在4kHz的低开关频率下,全SiC模块的优点也是显而易见的:可用输出电流可提高85%。
再次,认识到SiC并不局限于非常高开关频率是很重要的。
换句话说,与采用传统硅IGBT技术相比,逆变器的模块部分可小近2倍,这是一个优点,特别是在高功率应用中,如风力发电。
多年来,风力涡轮机的功率在增加,随着标准功率约为2-4MW,风电已装机容量达7.5MW。
可用于电源逆变器的空间仍然是受限的,减少逆变器的尺寸,不仅解决了空间问题,同时也减少了运输和安装成本。