沒有碳化鎵這東西, 只有砷化鎵.....

以下言論只供論壇參考, 不準(zhǔn)轉(zhuǎn)貼....

MOSFET 目前材料分三種:

1).GaAs/砷化鎵, 砷化鎵為砷與鎵化合物, 其具有極高速反應(yīng), 因此作為交換式電源可以MHz等級(jí)來跑, 其優(yōu)點(diǎn)為速度非常快,且導(dǎo)通內(nèi)組可以很低, 缺點(diǎn)為雪崩係數(shù)不夠, 且關(guān)斷時(shí)需要負(fù)壓加速, 否則很容易一送電就爆炸.....

砷化鎵的結(jié)構(gòu)是一種叫" CasCode"結(jié)構(gòu), 基本上這類結(jié)構(gòu)是以低壓推動(dòng)高壓, 以減少其米勒效應(yīng), 但砷化鎵因?yàn)椴牧详P(guān)係, 還是對(duì)驅(qū)動(dòng)有要求, 這是其缺憾....

2).SIC/碳化硅或稱碳化矽, 是二氧化矽中的一種, 差別在於SIC材料是由金鋼沙中提煉出來, 金鋼沙為使用沙紙或金屬拋光片所使用材料, 其質(zhì)地非常堅(jiān)硬, 因此SIC元建早期推廣時(shí)用在PFC整流二極體上,因?yàn)榫A切割非常困難, 所以MOSFET並沒有使用, 直到這幾年技術(shù)成熟後才有SIC Mosfet出現(xiàn), 但是非常貴...

SIC具有與GaAs同樣優(yōu)點(diǎn)是速度快, RDSon非常低, 且因?yàn)椴牧腺|(zhì)地堅(jiān)硬, 因此其雪崩細(xì)數(shù)比DaAs還要好, 早期運(yùn)用在二極體上, 就是看上其速度快, Qrr值可以很低, IR值相對(duì)低, 因此對(duì)PFC整流可以改善其逆電流參數(shù), 使MOSFET減少導(dǎo)通/關(guān)斷損失, 但因?yàn)槠涞刃閮深w高壓蕭特基串聯(lián), 所以遺憾的是VF會(huì)較高, 因此使用在越高壓整流其效率越好....

SIC Mosfet 其製程分兩種, 一種為傳統(tǒng)Chang 製程, 另一種與GaAs一樣為CasCode 製程, 前者如Cree, Rohm....等

後者唯一是一家 USCI, 兩者差別傳統(tǒng)Chang製程, 其關(guān)斷與導(dǎo)通速度較一致, 但必須選驅(qū)動(dòng), 且與GaAs一樣必須適當(dāng)給負(fù)壓, 而 CasCode 結(jié)構(gòu)則關(guān)斷與開通較不一致, 所以在驅(qū)動(dòng)端 Ton/Toff 電阻要細(xì)分, 但不會(huì)挑驅(qū)動(dòng)且不需使用負(fù)壓因?yàn)槠涿桌招?yīng)小...

3).SI / 氮化矽或稱二氧化矽, 是由一般沙子提煉出矽材料, 傳統(tǒng)MOSFET都是使用這材料, 只是在製程上稍有不同, 如英飛凌MOSFET有多種系列, 但只是在於製程參數(shù)不同, 其使用材料還是傳統(tǒng)氮化矽.....

氮化矽由於較好取得, 因此價(jià)錢相對(duì)便宜, 但由於其關(guān)斷與導(dǎo)通速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上前兩者, 所以在SPEC上大多較在意RDSon......

而根據(jù)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證結(jié)果得知, GaAs最好的操作頻率高於300KHz以上會(huì)有較佳效果

SIC元件則介於100K-300KHz之間, 而SI元件則是低於100KHz可以達(dá)到最佳效果....

而GaAs與SIC元件因?yàn)槠鋵?dǎo)通內(nèi)組很低,速度快, 且耐壓高, 因此大多用在高功率1KW以上且要求高效率的設(shè)計(jì)上, 因?yàn)槠鋬r(jià)錢不斐...........

請問Chang的SiC MOS在頻率沒上M的情況下能不能不加負(fù)壓？以及驅(qū)動(dòng)方案應(yīng)該怎么選擇？

我們現(xiàn)在的方案直接就是一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC出來驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻送到G級(jí)，然后GS間并個(gè)電容。

可以的話盡量不希望用負(fù)壓驅(qū)動(dòng)，因?yàn)镾iC管子GS間反向耐壓很低，加個(gè)負(fù)壓再一振很容易GS反向擊穿

Sic Mosfet通常是要加負(fù)壓，由其是Running頻率高，通常區(qū)東加負(fù)壓有兩種方式:

一種是驅(qū)動(dòng)端串電容并穩(wěn)壓管另一種是直接于驅(qū)動(dòng)給負(fù)壓，前一種對(duì)一般MOS可以，但對(duì)SIC MOS則不行，所以要從驅(qū)動(dòng)給負(fù)壓，且負(fù)壓只要-5V

當(dāng)施加-5V后，在下橋區(qū)動(dòng)正常波形?是關(guān)斷時(shí)拉一個(gè)短負(fù)壓，在上橋?qū)ㄟ呺H又拉一個(gè)正壓，而這些周期都非常短，只有nS級(jí)所以不?對(duì)Sic Mos產(chǎn)生影響，且Sic Mos導(dǎo)通電壓通常較高需大于5V以上，因此只是波形較難看..... 

若對(duì)負(fù)壓還是有疑慮，那則改雙輸出驅(qū)動(dòng)，這種是High與Low分開，兩個(gè)輸出各接電阻到Mos_G, TON/TOFF用不同阻值電阻調(diào)整其導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)間

如此可避開負(fù)壓........ 

在功率元器件的發(fā)展中，主要半導(dǎo)體材料當(dāng)然還是Si。同樣在以Si為主體的LSI世界里，在“將基本元件晶體管的尺寸縮小到1/k，同時(shí)將電壓也降低到1/k，力爭更低功耗”的指導(dǎo)原理下，隨著微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)更加高速、大規(guī)模集成化。在功率元器件領(lǐng)域中，微細(xì)加工技術(shù)的導(dǎo)入滯后數(shù)年，需要確保工作電壓的極限（耐壓）并改善模擬性能。但是，通過微細(xì)化可以改善的性能僅限于100V以下的低耐壓范圍，在需要更高耐壓的領(lǐng)域僅采用微細(xì)加工無法改善性能，因此，就需要在結(jié)構(gòu)上下工夫。21世紀(jì)初，超級(jí)結(jié)（SJ）-MOSFET注1進(jìn)入實(shí)用階段，實(shí)現(xiàn)了超過MOSFET性能極限的性能改善。

然而，重要的特性——低導(dǎo)通電阻、柵極電荷量與耐壓在本質(zhì)上存在權(quán)衡取舍的關(guān)系。在功率元器件中有成為單元的晶體管，將多個(gè)單元晶體管并聯(lián)可獲得低導(dǎo)通電阻。但這種做法需要同時(shí)并聯(lián)寄生于晶體管的電容，導(dǎo)致柵極電荷量上升。為了避免柵極電荷上升而進(jìn)行微細(xì)化即將1個(gè)單元變小的話，耐壓能力又會(huì)下降。

　　作為解決這個(gè)問題的手法，除了像SJ-MOSFET一樣通過結(jié)構(gòu)改善來提高性能，還通過變更材料來提高性能，就是使用了碳化硅（SiC） 注2和GaN注3這類寬禁帶（WBG）半導(dǎo)體注4的功率元器件。WBG材料的最大特點(diǎn)如表1所示，其絕緣擊穿電場強(qiáng)度較高。只要利用這個(gè)性質(zhì)，就可提高與Si元件相同結(jié)構(gòu)時(shí)的耐壓性能。只要實(shí)現(xiàn)有耐壓余量的結(jié)構(gòu)，將這部分單元縮小、提高集成度，就可降低導(dǎo)通電阻。