碳化硅MOSFET是一种基于碳化硅材料制造的MOS场效应晶体管｡ 其结构主要包括 碳化硅衬底 ､绝缘层､ 栅极 ､漏极和源极等部分｡ 在其工作原理中,当施加在栅极上的电压变化时,碳化硅MOSFET可以实现从导通状态到截止状态的控制,实现功率开关的功能｡碳化硅MOS推荐:君芯-MOS

碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料,碳化硅功率器件以其优异的耐高压､耐高温､低损耗等性能,能够有效满足电力电子系统的高效率､小型化和轻量化要求｡

碳化硅MOSFET具有高频高效,高耐压,高可靠性｡可以实现节能降耗,小体积,低重量,高功率密度等特性,在新能源汽车､光伏发电､轨道交通､智能电网等领域具有明显优势｡

栅极(Gate): 栅极是用于控制MOSFET导通的部分｡当施加正电压时,栅极与通道之间形成电场,控制通道的导电性｡

源极(Source)和漏极(Drain): 源极和漏极分别是MOSFET的输入和输出端｡通过控制栅极电压,调节源极和漏极之间的电流流动｡

通道(Channel): 通道是源极和漏极之间的导电路径｡在碳化硅MOSFET中,通道由碳化硅材料构成,具有较高的载流子迁移率和耐压能力｡

SiC材料与目前应该广泛的Si材料相比,较高的热导率决定了其高电流密度的特性,较高的禁带宽度又决定了SiC器件的高击穿场强和高工作温度｡其优点主要可以概括为以下几点:

• 高温工作SiC在物理特性上拥有高度稳定的晶体结构,其能带宽度可达2.2eV至3.3eV,几乎是Si材料的两倍以上｡因此,SiC所能承受的温度更高,一般而言,SiC器件所能达到的最大工作温度可到600 ºC｡
• 高阻断电压与Si材料相比,SiC的击穿场强是Si的十倍多,因此SiC器件的阻断电压比Si器件高很多｡
• 低损耗一般而言,半导体器件的导通损耗与其击穿场强成反比,故在相似的功率等级下,SiC器件的导通损耗比Si器件小很多｡且SiC器件导通损耗对温度的依存度很小,SiC器件的导通损耗 随温度的变化很小,这与传统的Si器件也有很大差别｡
• 开关速度快SiC的热导系数几乎是Si材料的2.5倍,饱和电子漂移率是Si的2倍,所以SiC器件能在更高的频率下工作｡综合以上优点,在相同的功率等级下,设备中功率器件的数量､散热器的体积､滤波元件体积都能大大减小,同时效率也有大幅度的提升｡

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｡1200V功率等级下,各类功率器件的特性比较结果,参与比较的SiC MOSFET是GE12N15L｡需要指出的是,这些功率器件都为TO-247封装,且IPW90R120C3耐压仅为900V,但它已是所能找到的相似功率等级下,特性较好的Si MOSFET｡