國產(chǎn)BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET在固態(tài)斷路器SSCB的應用-傾佳電子專(zhuān)業(yè)分銷(xiāo) 適用于固態(tài)斷路器SSCB的國產(chǎn)BASiC基本第二代碳化硅MOSFET-傾佳電子專(zhuān)業(yè)分銷(xiāo)   直流配電應用中用于固態(tài)斷路器的BASiC基本國產(chǎn)第二代SiC碳化硅MOSFET-傾佳電子專(zhuān)業(yè)分銷(xiāo)   BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET兩大主要特色：   1.出類(lèi)拔萃的可靠性：相對競品較為充足的設計余量來(lái)確保大規模制造時(shí)的器件可靠性。 BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET 1200V系列擊穿電壓BV值實(shí)測在1700V左右，高于市面主流競品，擊穿電壓BV設計余量可以抵御碳化硅襯底外延材料及晶圓流片制程的擺動(dòng)，能夠確保大批量制造時(shí)的器件可靠性，這是BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET更關(guān)鍵的品質(zhì).  2.可圈可點(diǎn)的器件性能：同規格較小的Crss帶來(lái)出色的開(kāi)關(guān)性能。 BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET反向傳輸電容Crss 在市面主流競品中是比較小的，帶來(lái)關(guān)斷損耗Eoff也是市面主流產(chǎn)品中非常出色的，優(yōu)于部分海外競品，特別適用于LLC應用.   Ciss：輸入電容（Ciss＝Cgd＋Cgs） ⇒柵極-漏極和柵極-源極電容之和：它影響延遲時(shí)間；Ciss越大，延遲時(shí)間越長(cháng)。BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET 優(yōu)于主流競品。 Crss：反向傳輸電容（Crss＝Cgd） ⇒柵極-漏極電容：Crss越小，漏極電流上升特性越好，這有利于MOSFET的損耗，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中對切換時(shí)間起決定作用，高速驅動(dòng)需要低Crss。 Coss：輸出電容（Coss＝Cgd＋Cds）⇒柵極-漏極和漏極-源極電容之和：它影響關(guān)斷特性和輕載時(shí)的損耗。如果Coss較大，關(guān)斷dv／dt減小，這有利于噪聲。但輕載時(shí)的損耗增加。   基本B2M第二代碳化硅MOSFET器件主要特色： • 比導通電阻降低40%左右 • Qg降低了60%左右 • 開(kāi)關(guān)損耗降低了約30% • 降低Coss參數，更適合軟開(kāi)關(guān) • 降低Crss，及提高Ciss/Crss比值,降低器件在串擾行為下誤導通風(fēng)險 • 更大工作結溫175℃• HTRB、 HTGB+、 HTGB-可靠性按結溫Tj=175℃通過(guò)測試 • 優(yōu)化柵氧工藝，提高可靠性 • 高可靠性鈍化工藝 • 優(yōu)化終端環(huán)設計，降低高溫漏電流 • AEC-Q101   輸電和配電系統以及敏感設備需要針對長(cháng)期過(guò)載和瞬態(tài)短路情況提供保護。隨著(zhù)電氣系統和電動(dòng)汽車(chē)使用越來(lái)越高的電壓，更大潛在故障電流比以往任何時(shí)候都高。針對這些大電流故障的保護需要超快的交流和直流斷路器。雖然機械斷路器歷來(lái)是該應用更受歡迎的選擇，但日益嚴格的操作要求使得 固態(tài)斷路器SSCB 更受歡迎。與機械方法相比，它們有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：   堅固性和可靠性：機械斷路器包含運動(dòng)部件，這使得它們很脆弱。這意味著(zhù)它們很容易因運動(dòng)而損壞或意外絆倒，并且在其使用壽命期間每次重置時(shí)都會(huì )受到磨損。相比之下，由于 固態(tài)斷路器SSCB 不包含移動(dòng)部件，因此更加堅固，并且不太可能遭受意外損壞，從而能夠重復使用數千次。 溫度靈活性：機械斷路器的工作溫度取決于其構造中使用的材料并限制工作溫度。固態(tài)斷路器SSCB 的工作溫度高于機械斷路器，且可設定。 遠程配置：一旦跳閘，人們必須手動(dòng)重置機械斷路器，這既耗時(shí)又昂貴，特別是在跨多個(gè)安裝時(shí)，而且還可能產(chǎn)生安全隱患。固態(tài)斷路器SSCB 可以使用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接遠程重置。 更快的切換且無(wú)電?。寒敊C械斷路器切換時(shí)，可能會(huì )發(fā)生電弧和電壓波動(dòng)，足以損壞負載設備。在 固態(tài)斷路器SSCB 中使用軟啟動(dòng)方法可以防止這些感應電壓尖峰和電容浪涌電流的影響，如果發(fā)生故障，開(kāi)關(guān)速度要快得多，大約幾微秒。 靈活的額定電流：機械斷路器具有固定的額定電流，而 固態(tài)斷路器SSCB 的額定電流是可編程的。減小尺寸和成本：與機械斷路器相比，固態(tài)斷路器SSCB 減輕了重量，顯著(zhù)減輕重量并占用更少的空間。   快速反應時(shí)間是直流系統的一項重要要求，這使得 固態(tài)斷路器SSCB 成為理想的選擇。結合 BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET 技術(shù)的優(yōu)勢，可以進(jìn)一步提高 SSCB 響應時(shí)間及其效率（低傳導損耗），同時(shí)還可能提高其功率密度（低冷卻要求）。 全固態(tài)斷路器是指完全由功率半導體器件代替機械開(kāi)關(guān)的斷路器，全固態(tài)斷路器又可分為半控型全固態(tài)斷路器和全控型固態(tài)斷路器，全固態(tài)斷路器通常包括固態(tài)開(kāi)關(guān)電路、緩沖電路、檢測單元以及控制單元等部分。與硅功率半導體器件相比，SiC MOSFET碳化硅功率半導體器件具有較低的通態(tài)電阻，可以減少直流固態(tài)斷路器的通態(tài)損耗，減輕冷卻壓力。 相比其他類(lèi)型斷路器，固態(tài)斷路器雖然切斷速度快，但是其成本較高高，價(jià)格昂貴，同時(shí)其同步控制以及電壓、電流均衡化問(wèn)題也很突出，BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET在可靠性提高、成本降低、速度提高、復雜性降低等為客戶(hù)提供價(jià)值，固態(tài)斷路器未來(lái)將向智能化和數字化的方向發(fā)展，如何降低成本、提高可靠性以及降低損耗等問(wèn)題仍然是研的重點(diǎn)。 采用BASiC基本第二代SiC碳化硅MOSFET代理冷卻性好、低成本、低損耗、穩定性高的優(yōu)勢。   機械斷路器具有較低的功率損耗和較高的功率密度，目前比固態(tài)斷路器SSCB 便宜。盡管如此，它們仍然容易因重復使用而磨損，并且需要與重置或更換相關(guān)的昂貴的手動(dòng)維護。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)采用率的不斷提高，對斷路器和SiC碳化硅MOSFET器件的需求將繼續增長(cháng)，從而使SiC碳化硅MOSFET的成本競爭力日益增強，并增加SiC碳化硅MOSFET在 SSCB 解決方案中使用的吸引力。隨著(zhù)SiC碳化硅MOSFET工藝技術(shù)的進(jìn)步，SiC碳化硅MOSFET的導通電阻進(jìn)一步下降，更終達到與機械斷路器相當的水平，功率損耗將變得不再是問(wèn)題。由基于SiC碳化硅MOSFET的器件構建的 SSCB 具有快速開(kāi)關(guān)、無(wú)電弧以及通過(guò)零維護顯著(zhù)節省成本等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì )加速替代升級現有的機械斷路器。   碳化硅 (SiC) MOSFET出色的材料特性使得能夠設計快速開(kāi)關(guān)單極型器件，替代升級雙極型 IGBT  （絕緣柵雙極晶體管）開(kāi)關(guān)。碳化硅 (SiC) MOSFET替代IGBT可以得到更高的效率、更高的開(kāi)關(guān)頻率、更少的散熱和節省空間——這些好處反過(guò)來(lái)也降低了總體系統成本。SiC-MOSFET的Vd-Id特性的導通電阻特性呈線(xiàn)性變化，在低電流時(shí)SiC-MOSFET比IGBT具有優(yōu)勢。 與IGBT相比，SiC-MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗可以大幅降低。采用硅 IGBT 的電力電子裝置有時(shí)不得不使用三電平拓撲來(lái)優(yōu)化效率。當改用碳化硅 (SiC) MOSFET時(shí)，可以使用簡(jiǎn)單的兩級拓撲。因此所需的功率元件數量實(shí)際上減少了一半。這不僅可以降低成本，還可以減少可能發(fā)生故障的組件數量。SiC MOSFET 不斷改進(jìn)，并越來(lái)越多地加速替代以 Si IGBT 為主的應用。 SiC MOSFET 幾乎可用于目前使用 Si IGBT 的任何需要更高效率和更高工作頻率的應用。這些應用范圍廣泛，從太陽(yáng)能和風(fēng)能逆變器和電機驅動(dòng)到感應加熱系統和高壓 DC/DC 轉換器。   隨著(zhù)自動(dòng)化制造、電動(dòng)汽車(chē)、先進(jìn)建筑系統和智能電器等行業(yè)的發(fā)展，對增強這些機電設備的控制、效率和功能的需求也在增長(cháng)。碳化硅 MOSFET (SiC MOSFET) 的突破重新定義了歷史上使用硅 IGBT (Si IGBT) 進(jìn)行功率逆變的電動(dòng)機的功能。這項創(chuàng )新擴展了幾乎每個(gè)行業(yè)的電機驅動(dòng)應用的能力。Si IGBT 因其高電流處理能力、快速開(kāi)關(guān)速度和低成本而歷來(lái)用于直流至交流電機驅動(dòng)應用。更重要的是，Si IGBT 具有高額定電壓、低電壓降、低電導損耗和熱阻抗，使其成為制造系統等高功率電機驅動(dòng)應用的明顯選擇。然而，Si IGBT 的一個(gè)顯著(zhù)缺點(diǎn)是它們非常容易受到熱失控的影響。當器件溫度不受控制地升高時(shí)，就會(huì )發(fā)生熱失控，導致器件發(fā)生故障并更終失效。在高電流、電壓和工作條件常見(jiàn)的電機驅動(dòng)應用中，例如電動(dòng)汽車(chē)或制造業(yè)，熱失控可能是一個(gè)重大的設計風(fēng)險。   電力電子轉換器提高開(kāi)關(guān)頻率一直是研發(fā)索所追求的方向，因為相關(guān)組件（特別是磁性元件）可以更小，從而產(chǎn)生小型化優(yōu)勢并節省成本。然而，所有器件的開(kāi)關(guān)損耗都與頻率成正比。IGBT 由于“拖尾電流”以及較高的門(mén)極電容的充電/放電造成的功率損耗，IGBT 很少在 20KHz 以上運行。SiC MOSFET在更快的開(kāi)關(guān)速度和更低的功率損耗方面提供了巨大的優(yōu)勢。IGBT 經(jīng)過(guò)多年的高度改進(jìn)，使得實(shí)現性能顯著(zhù)改進(jìn)變得越來(lái)越具有挑戰性。例如，很難降低總體功率損耗，因為在傳統的 IGBT 設計中，降低傳導損耗通常會(huì )導致開(kāi)關(guān)損耗增加。   作為應對這一設計挑戰的解決方案，SiC MOSFET 具有更強的抗熱失控能力。碳化硅 的導熱性更好，可以實(shí)現更好的設備級散熱和穩定的工作溫度。SiC MOSFET 更適合較溫暖的環(huán)境條件空間，例如汽車(chē)和工業(yè)應用。此外，鑒于其導熱性，SiC MOSFET 可以消除對額外冷卻系統的需求，從而有可能減小總體系統尺寸并降低系統成本。   由于 SiC MOSFET 的工作開(kāi)關(guān)頻率比 Si IGBT 高得多，因此它們非常適合需要精確電機控制的應用。高開(kāi)關(guān)頻率在自動(dòng)化制造中至關(guān)重要，高精度伺服電機用于工具臂控制、精密焊接和精確物體放置。此外，與 Si IGBT 電機驅動(dòng)器系統相比，SiC MOSFET 的一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)勢是它們能夠嵌入電機組件中，電機控制器和逆變器嵌入與電機相同的外殼內。使用SiC MOSFET 作為變頻器或者伺服驅動(dòng)功率開(kāi)關(guān)器件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于 MOSFET 的線(xiàn)性損耗與負載電流的關(guān)系，它可以在所有功率級別保持效率曲線(xiàn)“平坦”。SiC MOSFET變頻伺服驅動(dòng)器的柵極電阻的選擇是為了首先避免使用外部輸出濾波器，以保護電機免受高 dv/dt 的影響（只有電機電纜長(cháng)度才會(huì )衰減 dv/dt）。 SiC MOSFET變頻伺服驅動(dòng)器相較于IGBT變頻伺服驅動(dòng)器在高開(kāi)關(guān)頻率下的巨大效率優(yōu)越性.   盡管 SiC MOSFET 本身成本較高，但某些應用可能會(huì )看到整個(gè)電機驅動(dòng)器系統的價(jià)格下降（通過(guò)減少布線(xiàn)、無(wú)源元件、熱管理等），并且與 Si IGBT 系統相比總體上可能更便宜。這種成本節省可能需要在兩個(gè)應用系統之間進(jìn)行復雜的設計和成本研究分析，但可能會(huì )提高效率并節省成本?；?SiC 的逆變器使電壓高達 800 V 的電氣系統能夠顯著(zhù)延長(cháng)電動(dòng)汽車(chē)續航里程并將充電時(shí)間縮短一半。   碳化硅 (SiC) MOSFET功率半導體技術(shù)代表了電力電子領(lǐng)域的根本性變革。SiC MOSFET 的價(jià)格比 Si MOSFET 或 Si IGBT 貴。然而，在評估碳化硅 (SiC) MOSFET提供的整體電力電子系統價(jià)值時(shí)，需要考慮整個(gè)電力電子系統和節能潛力。需要仔細考慮以下電力電子系統節?。?第一降低無(wú)源元件成本，無(wú)源功率元件的成本在總體BOM成本中占主導地位。提高開(kāi)關(guān)頻率提供了一種減小這些器件的尺寸和成本的方法。 第二降低散熱要求，使用碳化硅 (SiC) MOSFET可顯著(zhù)降低散熱器溫度高達 50%，從而縮小散熱器尺寸和/或消除風(fēng)扇，從而降低設備生命周期內的能源成本。 通常的誘惑是在計算價(jià)值主張時(shí)僅考慮系統的組件和制造成本。在考慮碳化硅 (SiC) MOSFET的在電力電子系統里的價(jià)值時(shí)，考慮節能非常重要。在電力電子設備的整個(gè)生命周期內節省能源成本是碳化硅 (SiC) MOSFET價(jià)值主張的一個(gè)重要部分。