前两篇文章我们分别探讨了SiC MOSFET的驱动电压,以及SiC器件驱动设计中的寄生导通问题。本文作为系列文章的第三篇,会从SiC MOS寄生电容损耗与传统Si MOS作比较,给出分析和计算过程,供设计工程师在选择功率开关器件时参考!
电力电子行业功率器件的不断发展,第三代半导体(SiC,GaN)代替硅半导体已经是大势所趋。
由于Si MOSFET其输入阻抗高,随着反向耐压的提高,通态电阻也急剧上升,从而限制了在高压大电流场合的应用。为了进一步提高开关电源的效率,迫切需要一种能承受足够高耐压和极快开关速度,且具有很低导通电阻和寄生电容的功率半导体器件。
SiC MOSFET有极其低的导通电阻RDS(ON),导致了极其优越的正向压降和导通损耗, 并且具有相当低的栅极电荷和非常低的漏电流,能适合超快的开关速度,更适合高电压大电流高功率密度的应用环境。
我们都知道开关电源的频率越高,每秒开关管改变状态的次数就越多,开关损耗和与开关频率成正比。富昌电子在长期的电源电路研究中发现:开关电源中所有与开关频率有关的损耗,最显著的往往是开关管自身产生的损耗。
本文从MOSFET的寄生电容的角度,结合BOOST PFC电路对Si MOSFET和SiC MOSFET展开讨论。
对于功率MOSFET寄生电容,在开关转换的阶段,MOSFET栅极表现为一个简单的输入电容。通过驱动电阻 充电或放电。实际上,栅极对漏极和原极之间发生的事情“漠不关心”。功率MOSFET可等效为下图:
![富昌电子SiC设计分享(三):SiC MOSFET 和Si MOSFET寄生电容在高频电源中的损耗对比,第2张 富昌电子SiC设计分享(三):SiC MOSFET 和Si MOSFET寄生电容在高频电源中的损耗对比,第2张](/upload/website_attach/20220725/pYYBAGLD7xWAAzPgAAB0C3rto3g851.jpg)
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为了在同条件下比较Si MOSFET 和 SiC MOSFET的寄生结电容对高频电源效率的影响。我们用全电压输入,输出500w,工作频率75kHz的PFC电路来做比较,选择Onsemi, SI MOSFET FQA6N90C 和 SiC MOSFET NTHL060N090SC1来完成该对比。富昌电子在研究过程中了解到,输出功率达到500W, Si MOSFET 需要两个MOS 并联才能满足设计要求,本文中我们暂且忽略这个差别,先从单个 的SI MOSFET和 , SiC MOSFET来做比较。
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