SiC MOS管性能优势及驱动电路差异

碳化硅（SiC）是一种具有卓越性能的半导体材料，是瑞典科学家Jacob Berzelius在1824年发现的。普通的碳化硅材料可用于制作电热元件硅碳棒，还可用来提高金属件的耐磨性，也可作为脱氧剂。

在半导体领域，SiC材料凭借良好的热导率、较高的禁带宽度得到了业界高度重视。热导率比Si材料高意味着电流密度也较高，高禁带宽度决定了SiC MOS管也具有高击穿场强和高工作温度。SiC MOS管优点可以概括如下。

高阻断电压

与应用广泛的Si材料相比，SiC的击穿场强是Si材料的10倍以上，SiC MOS管器件的阻断电压比Si MOS管器件高很多。

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。

导通损耗小

由于半导体器件的导通损耗与击穿场强成反比，对于同样的功率等级考量，SiC MOS管器件的导通损耗比Si器件小很多。另外，SiC MOS管器件导通损耗对温度的依存度很小，其导通损耗随温度的变化也要小很多，所以SiC MOS管与传统Si器件之间的差别非常大。

能承受更高的温度

在物理特性上，SiC晶体结构高度稳定，能带宽度可达2.2-3.3eV，这个数字几乎是Si材料的两倍以上。一般而言，SiC所能承受的温度更高，SiC MOS管所能达到的最大工作温度可到600摄氏度以上。


通过上述介绍，在相同的功率等级下，使用SiC MOS管器件的电子系统设备BOM清单中的功率器件数量将大大减少，所采用的散热器、滤波元件的体积也缩小了很多，而系统的效率也有大幅度提升。

由于与Si MOS管有较大差别，设计SiC MOS管驱动电路也是一项挑战。相比于Si器件，SiC MOS管的寄生电容更小（大小相差超过十倍），对驱动电路的寄生参数更敏感，设计中必须足够重视。目前，已经量产的SiC MOS管的驱动电压范围为-5V~+25V，而传统的Si器件的驱动电压为-30V~+30V。

因此，SiC MOS管器件的安全阈值很小，如果电路出现一个电压尖峰很可能击穿G-S之间的氧化层，使器件损坏。另外，SiC MOS管的价格同比贵了不少，这限制了它在一般用途中的应用。