AMEYA360代理丨ROHM SiC核心器件篇:SiC-MOSFET与IGBT的区别

发布时间:2026-10-14 10:13
作者:AMEYA360
来源:ROHM
阅读量:178

  上一章针对与Si-MOSFET的区别,介绍了关于SiC-MOSFET驱动方法的两个关键要点。本章将针对与IGBT的区别进行介绍。AMEYA360 作为 ROHM 官方授权代理商,可为工程师提供 SiC 器件选型、驱动调试等配套技术支持。

  与IGBT的区别:Vd-Id特性

  Vd‑Id 特性是晶体管的基础特性,下文对比了 25℃与 150℃条件下的 Vd‑Id 特性表现。

AMEYA360代理丨ROHM SiC核心器件篇:SiC-MOSFET与IGBT的区别

  观察 25℃下的特性曲线可以发现,SiC‑MOSFET 与 Si‑MOSFET 的漏极电流 Id 会随漏源电压 Vds 呈线性上升;而 IGBT 存在导通阈值压降,因此在小电流区间内,MOSFET 器件的 Vds 更低(对应 IGBT 为集电极电流、集电极‑发射极电压)。Vd‑Id 特性本质上也反映器件的导通电阻特性。依据欧姆定律,相同 Id 条件下 Vd 越小,导通电阻就越小;特性曲线斜率越陡峭,导通电阻性能越优异。

  IGBT的低Vd(或低Id)范围(在本例中是Vd到1V左右的范围),在IGBT中是可忽略不计的范围。这在高电压大电流应用中不会构成问题,但当用电设备的电力需求从低功率到高功率范围较宽时,低功率范围的效率并不高。

  与之相对,SiC‑MOSFET 能够在更宽的工作区间维持较低的导通电阻。

  另一方面,温度升至 150℃时,Si‑MOSFET、SiC‑MOSFET 的特性曲线斜率均会变小,导通电阻随之上升。不过 SiC‑MOSFET 受温度影响幅度更小:25℃时导通性能接近的器件,高温环境下二者差距会进一步拉开,SiC‑MOSFET 导通电阻的温度漂移显著更低。

  与IGBT的区别:关断损耗特性

  前文多次提及,SiC 功率器件具备出色的开关性能,可实现大功率工况下的高速开关。下面具体对比其与 IGBT 的开关损耗差异。

  IGBT 器件关断时,受自身器件结构影响会产生拖尾电流,造成关断损耗增大,这是 IGBT 固有的特性。

AMEYA360代理丨ROHM SiC核心器件篇:SiC-MOSFET与IGBT的区别

  对比关断波形能够看出,SiC‑MOSFET 从原理上不存在拖尾电流,因此关断损耗可以做到很低。本次测试中,SiC‑MOSFET 搭配 SBD 肖特基势垒二极管方案,相较于 IGBT 搭配 FRD 快速恢复二极管方案,关断损耗 Eoff 降低 88%。

  还有一点需要注意:IGBT 的拖尾电流会随着工作温度升高而增大。另外,想要实现 SiC‑MOSFET 高速开关,需要合理配置外部栅极电阻 Rg,这一点在前面对比 Si‑MOSFET 的章节中已经做过说明。针对栅极电阻调试、驱动电路设计等实操问题,AMEYA360 可提供技术协助。

  与IGBT的区别:导通损耗特性

  接下来看开关导通时的损耗。

AMEYA360代理丨ROHM SiC核心器件篇:SiC-MOSFET与IGBT的区别

  IGBT 开通瞬间会出现图中蓝色 Ic 波形红色虚框所示的电流分量,该电流主要来自二极管反向恢复电流,是 IGBT 开通损耗的主要来源。值得留意:搭配 SiC‑SBD 使用时,凭借其优异的反向恢复特性,MOSFET 的开通损耗可以得到有效抑制;而配套 FRD 使用时,开通损耗会和 IGBT 拖尾电流一样,随温度升高进一步增大。

  综上,从开关损耗整体表现来看,SiC‑MOSFET 性能明显优于 IGBT。

  注:以上数据均来自 ROHM 内部测试环境。受驱动电路等外部条件影响,实际测试结果会存在一定差异。

  AMEYA36优势料号

  SCT4018KRC15:

  1200V, 18mΩ, 4引脚THD, 沟槽结构, SiC MOSFET

  SCT4026DLLTRDC:

  750V, 61A, 9引脚SMD,沟槽结构,碳化硅(SiC) MOSFET

  SCT4036DLLTRDC:

  750V, 46A, 9引脚SMD, 沟槽结构, SiC(碳化硅)MOSFET

  SCT4045DLLTRDC:

  750V, 37A, 9引脚SMD,沟槽结构,SiC(碳化硅)MOSFET

  SCT4036KRC15:

  1200V, 36mΩ, 4引脚THD, 沟槽结构, SiC MOSFET

  AMEYA360作为ROHM官方授权代理商,可提供上述全系列SiC器件的选型参考、样品申请、现货供应及配套技术支持,助力工程师快速完成SiC方案评估与落地。欢迎联系Ameya获取更多ROHM SiC产品信息与支持。

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2026-10-09 16:01 阅读量:323
AMEYA360代理丨ROHM SiC基础篇:为何SiC能成为新能源主力器件?
  ROHM 深耕碳化硅技术多年,拥有自研工艺与迭代升级的第四代、第五代 SiC 器件,凭借超低导通电阻、极低开关损耗、高耐温高可靠的核心优势,在全球 SiC 功率器件领域稳居领先地位,产品性能远超行业常规水准,广泛适配高端工业、新能源、服务器电源等大功率高性能场景。  AMEYA为ROHM官方授权代理商,全权承接ROHM全系列高性能SiC器件,可为客户提供原厂正品现货、精准选型、技术方案支持、样品申请及全程售后配套服务。  何谓碳化硅  碳化硅(SiC)是比较新的半导体材料。一开始,我们先来了解一下它的物理特性和特征。  SiC的物理特性和特征  SiC是由硅(Si)和碳(C)组成的化合物半导体材料。其结合力非常强,在热、化学、机械方面都非常稳定。SiC存在各种多型体(多晶型体),它们的物理特性值各有不同。4H-SiC最适用于功率元器件。下表为Si和近几年经常听到的半导体材料的比较。  表中黄色高亮部分是Si与SiC的比较。蓝色部分是用于功率元器件时的重要参数。如数值所示,SiC的这些参数颇具优势。另外,与其他新材料不同,它的一大特征是元器件制造所需的p型、n型控制范围很广,这点与Si相同。基于这些优势,SiC作为超越Si限制的功率元器件用材料备受期待。  SiC功率元器件的特征  SiC比Si的绝缘击穿场强高约10倍,可耐600V~数千V的高压。此时,与Si元器件相比,可提高杂质浓度,且可使膜厚的漂移层变薄。高耐压功率元器件的电阻成分大多是漂移层的电阻,阻值与漂移层的厚度成比例增加。因为SiC的漂移层可以变薄,所以可制作单位面积的导通电阻非常低的高耐压元器件。理论上,只要耐压相同,与Si相比,SiC的单位面积漂移层电阻可低至1/300。  Si 功率元器件为改善高耐压化产生的导通电阻増大问题,主要使用IGBT(绝缘栅极双极晶体管)等少数载流子元器件(双极元器件)。但因为开关损耗大而具有发热问题,实现高频驱动存在界限。由于SiC能使肖特基势垒二极管和MOSFET等高速多数载流子元器件的耐压更高,因此能够同时实现 “高耐压”、“低导通电阻”、“高速”。  此时,带隙是Si的约3倍,能够在更高温度下工作。现在,受封装耐热性的制约可保证150℃~175℃的工作温度,但随着封装技术的发展将能达到200℃以上。  前面对SiC的物理特性和SiC功率元器件的特征进行了介绍。SiC功率元器件具有优于Si功率元器件的更高耐压、更低导通电阻、可更高速工作,且可在更高温条件下工作。接下来将针对SiC的开发背景和具体优点进行介绍。  SiC功率元器件的开发背景  之前谈到,通过将SiC应用到功率元器件上,实现以往Si功率元器件无法实现的低损耗功率转换。不难发现这是SiC使用到功率元器件上的一大理由。其背景是为了促进解决全球节能课题。  以低功率DC/DC转换器为例,随着移动技术的发展,超过90 %的转换效率是很正常的,然而高电压、大电流的AC/DC转换器的效率还存在改善空间。众所周知,以EU为主的相关节能指令强烈要求电气/电子设备实现包括消减待机功耗在内的节能目标。  在这种背景下,削减功率转换时产生的能耗是当务之急。不用说,必须将超过Si极限的物质应用于功率元器件。  例如,利用SiC功率元器件可以比IGBT的开关损耗降低85%。如该例所示,毫无疑问,SiC功率元器件将成为能源问题的一大解决方案。  SiC的优点  如前文所述,利用SiC可以大幅度降低能量损耗。当然,这是SiC很大的优点,接下来希望再了解一下低阻值、高速工作、高温工作等SiC的特征所带来的优势。  通过与Si的比较来进行介绍。”低阻值”可以单纯解释为减少损耗,但阻值相同的话就可以缩小元件(芯片)的面积。应对大功率时,有时会使用将多个晶体管和二极管一体化的功率模块。例如,SiC功率模块的尺寸可达到仅为Si的1/10左右。  关于“高速工作”,通过提高开关频率,变压器、线圈、电容器等周边元件的体积可以更小。实际上有能做到原有1/10左右的例子。  “高温工作”是指容许在更高温度下的工作,可以简化散热器等冷却机构。  如上所述,可使用SiC来改进效率或应对更大功率。而以现状的电力情况来说,通过使用SiC可实现显著小型化也是SiC的一大优点。不仅直接节能,与放置场所和运输等间接节能相关的小型化也是重要课题之一。  Ameya:ROHM 代理商,助力 SiC 落地  Ameya 作为 ROHM 代理商,可为您提供 ROHM SiC 功率元器件及相关支持,包括:  ROHM SiC MOSFET  ROHM SiC 肖特基势垒二极管(SiC SBD)  ROHM 全 SiC 功率模块、混合 SiC 模块  选型支持、样品申请、批量供货、BOM 配套  替代料建议、交期管理、技术支持  SiC 功率元器件可广泛应用于新能源汽车、光伏逆变、储能、充电桩、工业电源、服务器电源、UPS、电机驱动等领域。具体型号、电压/电流等级、封装与参数,请以 ROHM 最新数据手册为准。  Ameya 作为 ROHM 代理商,欢迎联系获取 ROHM SiC 产品选型手册、样品与供应支持。
2026-10-09 15:57 阅读量:328
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