碳化矽mosfet驅動與矽IGBT的區別、應用與分類
碳化矽mosfet 驅動與矽IGBT碳化矽mosfet
本文主要讲硅IGBT与碳化硅MOSFET驱动的区别。我们先来看看碳化矽mosfet概述：在SiC MOSFET的开发与应用方面，与相同功率等级的Si MOSFET相比，SiC MOSFET导通电阻、开关损耗大幅降低，适用于更高的工作频率，另由于其高温工作特性，大大提高了高温稳定性。
碳化矽mosfet驅動與矽IGBT的区别
矽IGBT與碳化矽MOSFET驅動兩者電氣參數特性差別較大，碳化矽MOSFET對于驅動的要求也不同于傳統矽器件，主要體現在GS開通電壓、GS關斷電壓、短路保護、信號延遲和抗幹擾幾個方面，具體如下：
（一）開通關斷
對于全控型開關器件來說，配置合適的開通關斷電壓對于器件的安全可靠具有重要意義：
1）矽IGBT：各廠家矽IGBT對開通關斷電壓要求一致：
要求開通電壓典型值15V；
要求關斷電壓值範圍-5V~-15V，客戶根據需求選擇合適值，常用值有-8V、-10V、-15V；
優先穩定正電壓，保證開通穩定。
2）碳化矽MOSFET：不同廠家碳化矽MOSFET對開關電壓要求不盡相同：
要求開通電壓較高22V~15V；
要求關斷電壓較高-5V~-3V；
優先穩負壓，保證關斷電壓穩定；
增加負壓鉗位電路，保證關斷時候負壓不超標。
（二）短路保護
開關器件在運行過程中存在短路風險，配置合適的短路保護電路，可以有效減少開關器件在使用過程中因短路而造成的損壞。與矽IGBT相比，碳化矽MOSFET短路耐受時間更短。
1）矽IGBT：
矽IGBT的承受退保和短路的時間一般小于10μs，在設計矽IGBT的短路保護電路時，建議將短路保護的檢測延時和相應時間設置在5-8μs較爲合適。
2）碳化矽MOSFET
一般碳化矽MOSFET模塊短路承受能力小于5μs，要求短路保護在3μs以內起作用。采用二極管或電阻串檢測短路，短路保護最短時間限制在1.5μs左右。
（三）碳化矽MOSFET驅動的幹擾及延遲
1）高dv/dt及di/dt對系統影響
在高壓大電流條件下進行開關動作時，器件開關會産生高dv/dt及di/dt，對驅動器電路産生影響，提高驅動電路的抗幹擾能力對系統可靠運行至關重要，可通過以下方式實現：
輸入電源加入共模扼流圈及濾波電感，減小驅動器EMI對低壓電源的幹擾；
次邊電源整流部分加入低通濾波器，降低驅動器對高壓側的幹擾；
采用共模抗擾能力達到100kV/μs的隔離芯片進行信號傳輸；
采用優化的隔離變壓器設計，原邊與次邊采用屏蔽層，減小相互間串擾；
米勒鉗位，防止同橋臂管子開關影響。
2）低傳輸延遲
通常情況下，矽IGBT的應用開關頻率小于40kHZ，碳化矽MOSFET推薦應用開關頻率大于100kHz，應用頻率的提高使得碳化矽MOSFET要求驅動器提供更低的信號延遲時間。碳化矽MOSFET驅動信號傳輸延遲需小于200ns，傳輸延遲抖動小于20ns，可通過以下方式實現：
采用數字隔離驅動芯片，可以達到信號傳輸延遲50ns，並且具有比較高的一致性，傳輸抖動小于5ns；選用低傳輸延時，上升下降時間短的推挽芯片。
總之，相比于矽IGBT，碳化矽MOSFET在提升系統效率、功率密度和工作溫度的同時，對于驅動器也提出了更高要求，爲了讓碳化矽MOSFET更好的在系統中應用，需要給碳化矽MOSFET匹配合適的驅動。
基本半導體碳化矽MOSFET及驅動産品-碳化矽MOSFET
基本半导体自主研发的碳化硅 MOSFET 具有导通电阻低，开关损耗小的特点，可降低器件损耗，提升系统效率，更适合应用于高频电路。在新能源汽车电机控制器、车载电源、太阳能逆变器、充电桩、UPS、PFC 电源等领域有广泛应用。
1、半橋兩並聯功率單元
该产品是青铜剑科技为基本半导体碳化硅 MOSFET 量身打造的解決方案，搭配基本半导体TO-247-3 封装碳化硅 MOSFET。
2、通用型驅動核
1CD0214T17-XXYY 是青铜剑科技自主研发的一系列针对于单管碳化硅MOSFET 的单通道驱动核，可以驱动目前市面上大部分 1700V 以内的单管碳化硅 MOSFET， 该驱动核设计紧凑，通用性强。
3、電源模塊
Q15P2XXYYD是青铜剑科技自主研发的单通道系列电源模块，支持多种栅极输出电压，可灵活应用于碳化硅MOSFET驱动。该电源模块尺寸为 19.5 X 9.8 X 12.5 mm，设计紧凑，通用性强。
碳化矽mosfet的应用与分类
（一）應用
碳化矽mosfet模块在光伏、风电、电动汽车及轨道交通等中高功率电力系统应用上具有巨大的优势。碳化硅器件的高压高频和高效率的优势，可以突破现有电动汽车电机设计上因器件性能而受到的限制，这是目前国内外电动汽车电机领域研发的重点。如电装和丰田合作开发的混合电动汽车（HEV）、纯电动汽车（EV）内功率控制单元（PCU），使用碳化硅MOSFET模块，体积比减小到1/5。
三菱开发的EV马达驱动系统，使用SiC MOSFET模块，功率驱动模块集成到了电机内，实现了一体化和小型化目标。预计在2018年-2020年碳化硅MOSFET模块将广泛应用在国内外的电动汽车上。
（二）分類
SiC-MOSFET 是碳化硅电力电子器件研究中最受关注的器件。在Si材料已经接近理论性能极限的今天，SiC功率器件因其高耐压、低损耗、高效率等特性，一直被视为“理想器件”而备受期待。
然而，相對于以往的Si材質器件，SiC功率器件在性能與成本間的平衡以及其對高工藝的需求，將成爲SiC功率器件能否真正普及的關鍵。
