【導讀】飛兆半導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。它允許更高的開關(guān)頻率，但能保持相同或更低的開關(guān)和導通損耗，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。
為努力實現(xiàn)更高的功率密度并滿足嚴格的效率法規(guī)要求以及系統(tǒng)正常運行時間要求，工業(yè)和功率電子設(shè)計人員在進行設(shè)計時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)電機驅(qū)動器、高密度電源、汽車以及井下作業(yè)等領(lǐng)域，要想增強這些關(guān)鍵設(shè)計性能，設(shè)計的復雜程度就會提高，同時還會導致總體系統(tǒng)成本提高。
為幫助設(shè)計人員解決這些難題，飛兆半導體公司開發(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，飛兆半導體最近開發(fā)出的碳化硅(SiC) BJT功率器件可實現(xiàn)效率和功率密度的大幅提升，無論在元件還是系統(tǒng)級，這可幫助設(shè)計工程師在其設(shè)計中滿足成本的要求，以及改善功率密度、可靠性和效率。
SiC BJT可提供更高的開關(guān)頻率和更低的損耗，從而可在相同系統(tǒng)尺寸下實現(xiàn)更高的輸出功率，并降低無源元件的成本，因為它允許使用更小的電感、電容和散熱器。
SiC BJT可提供目前市場上最低的傳導損耗，因為它的導通電阻每平方厘米只有2.2毫歐姆，它的開關(guān)總損耗也是最低的，包括驅(qū)動器損耗。SiC BJT直流增益大于70。
SiC BJT可提供更高的開關(guān)頻率，它開與關(guān)之間的轉(zhuǎn)換時間只有20ns，而且這一性能與工作溫度無關(guān)。更重要的一點是，SiC BJT開關(guān)轉(zhuǎn)換時沒有尾流。
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)和移動電源都要求高效率、小尺寸和重量輕。SiC BJT剛好可以滿足以上要求，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針對的目標應(yīng)用包括：太陽能逆變器、充電樁、移動電源、電機驅(qū)動、PFC輸入級、DC-AC轉(zhuǎn)換器、焊接系統(tǒng)和DC-DC轉(zhuǎn)換器。
與此同時，SiC BJT的另一大獨特性能優(yōu)勢是它可以在高溫下提供可靠的開關(guān)操作，這在油氣鉆探、能量收集、商業(yè)航空、特定的汽車和工業(yè)設(shè)計應(yīng)用中是至關(guān)重要的。在高溫應(yīng)用領(lǐng)域，SiC BJT針對的目標應(yīng)用包括：馬達和渦輪控制、安全監(jiān)控、高溫馬達驅(qū)動、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)動器、針對高溫應(yīng)用的SiC BJT。
先進的SiC雙極結(jié)型晶體管(BJT)系列產(chǎn)品可實現(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行可靠工作。 SiC BJT實現(xiàn)了更高的開關(guān)頻率，這是因為傳導和開關(guān)損耗較低(30-50%)，從而能夠在相同尺寸的系統(tǒng)中實現(xiàn)高達40%的輸出功率提升。
這些強健的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20%。 這些業(yè)界領(lǐng)先的SiC BJT性能出眾，可促進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)
飛兆半導體還開發(fā)了即插即用的分立式驅(qū)動器電路板（15A和50A版本），作為整套碳化硅解決方案的一部分，與飛兆半導體的先進SiC BJT配合使用時，不僅能夠在減少開關(guān)損耗和增強可靠性的條件下提高開關(guān)速度，還使得設(shè)計人員能夠在實際應(yīng)用中輕松實施SiC技術(shù)。飛兆半導體為縮短設(shè)計時間、加快上市速度，還提供了應(yīng)用指南和參考設(shè)計。應(yīng)用指南可供設(shè)計人員獲取SiC器件設(shè)計所必需的其他支持；參考設(shè)計有助于開發(fā)出符合特定應(yīng)用需求的驅(qū)動器電路板。
SiC BJT的特性可歸結(jié)為以下三點：1）有史以來最高效的1200 V功率轉(zhuǎn)換開關(guān)---最低的總損耗，包括開關(guān)、傳導及驅(qū)動器損耗。所有1200 V器件中最低的開關(guān)損耗（任意RON條件下）；2）簡單直接的驅(qū)動----常關(guān)功能降低了風險和復雜程度，并減少了限制性能的設(shè)計。穩(wěn)定的基極輸入，對過壓/欠壓峰值不敏感；3）強健且可靠---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。
飛兆半導體的SiC BJT采用TO-247封裝；符合條件的客戶從現(xiàn)在起即可獲取工程設(shè)計樣本。
