對(duì)于高壓開關(guān)電源應(yīng)用，碳化硅或碳化硅 MOSFET 與傳統(tǒng)的硅 MOSFET 和 IGBT 相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。開關(guān)超過(guò) 1,000 V 的高壓電源軌，以數(shù)百 kHz 運(yùn)行是非常重要的，并且超出了 即使是最好的超結(jié)硅 MOSFET。 IGBT 是常用的，但由于它們的“拖尾電流”和緩慢的關(guān)斷速度而被限制在較低的工作頻率。 因此，硅 MOSFET 更適合較低電壓、高頻操作，而 IGBT 更適合較高電壓、大電流、低頻應(yīng)用。 SiC MOSFET 提供了高壓、高頻、開關(guān)性能優(yōu)勢(shì)的最佳組合。 它們是電壓控制的場(chǎng)效應(yīng)器件，能夠以或高于更低電壓硅 MOSFET 的開關(guān)頻率開關(guān) IGBT 的相同高壓。

SiC MOSFET 具有獨(dú)特的柵極驅(qū)動(dòng)要求。 通常，它們?cè)趯?dǎo)通狀態(tài)下需要 20-V、VDD 柵極驅(qū)動(dòng)，以提供最低的導(dǎo)通電阻。 與硅對(duì)應(yīng)物相比，它們表現(xiàn)出更低的跨導(dǎo)、更高的內(nèi)部柵極電阻，并且柵極導(dǎo)通閾值可以小于 2 V。因此，在關(guān)斷期間必須將柵極拉至地線以下（通常為 -5 V） 狀態(tài)。

碳化硅 (SiC) 屬于寬禁帶 (WBG) 系列半導(dǎo)體材料，用于制造分立功率半導(dǎo)體。傳統(tǒng)硅 (Si) MOSFET 的帶隙能量為 1.12 eV，而 SiC MOSFET 的帶隙能量為 3.26 eV。

SiC MOSFET 通常在 650 V < BVDSS <1.7 kV 的范圍內(nèi)可用，主要集中在 1.2 kV 及以上。 在 650 V 的較低范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的硅 MOSFET 和 GaN 優(yōu)于 SiC。 然而，考慮使用低壓 SiC MOSFET 的一個(gè)原因可能是利用其優(yōu)越的熱特性。

跨導(dǎo)

開關(guān)電源中使用的硅 MOSFET 在兩種操作模式或區(qū)域之一之間盡快切換。截止區(qū)定義為柵源電壓 VGS 小于柵閾值電壓 VTH 并且半導(dǎo)體處于高阻斷狀態(tài)。在截止期間，漏源電阻 RDS 為高阻抗，漏極電流 ID=0 A。飽和區(qū)發(fā)生在 MOSFET 完全增強(qiáng)時(shí)，VGS >> VTH，RDS(on) 處于或接近最小值，ID 最大，半導(dǎo)體處于高導(dǎo)通狀態(tài)。如圖中紅色跡線所示，線性（歐姆）區(qū)域和飽和區(qū)域之間的過(guò)渡非常尖銳且明顯，因此一旦 VGS > VTH，漏極電流就會(huì)流過(guò)相對(duì)較低的 RDS。跨導(dǎo) gm 是漏極電流變化與柵極電壓變化之比，它定義了 MOSFET 的輸出與輸入增益，它是任何給定 VGS 的 I-V 輸出特性曲線的斜率。

因此，當(dāng)施加 18 V < VGS < 20 V 之間的最大柵源電壓時(shí)，SiC MOSFET 表現(xiàn)最佳，有些甚至可以高達(dá) VGS= 25 V。在低 VGS 下運(yùn)行 SiC MOSFET 會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力或 由于高 RDS 可能導(dǎo)致故障。它對(duì)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臇艠O驅(qū)動(dòng)電路時(shí)必須考慮的幾個(gè)重要?jiǎng)討B(tài)特性有直接影響：特別是導(dǎo)通電阻、柵極電荷（米勒平臺(tái)）和過(guò)流（DESAT）保護(hù)。