SiC碳化硅MOSFET升级替代IGBT业务推进

 

碳化硅MOSFET和IGBT都是功率器件，但它们具有不同的特性。碳化硅MOSFET具有更高的开关速度、更低的导通电阻、更高的耐压和更高的结温，因此在高频、高压和高功率应用中具有优势。IGBT具有更高的可靠性和更高的抗短路能力，因此在一些特殊应用中仍具有优势。SiC碳化硅MOSFET技术性能上的优势，使变换器的设计可以变得更有效率，单个逆变器的额定功率得以进一步提高，从而降低整体系统成本

 

光伏逆变器，电动汽车，储能变流器，充电桩电源模块等电力电子系统向更高电压发展已经成为行业的必然趋势，这对半导体器件也提出了高耐压要求。

相比于硅基高压器件，碳化硅开关器件拥有更高的频率和更小的导通电阻以及开关损耗，在大功率或超大功率应用领域有着天然的应用优势，也必将伴随着应用的发展向着更高的电压等级蓄力发展。

 

倾佳电子（Changer Tech）致力于国产碳化硅（SiC）MOSFET功率器件在电力电子市场的推广！Changer Tech-Authorized Distributor of BASiC Semiconductor which committed to the promotion of BASiC™ silicon carbide (SiC) MOSFET power devices in the power electronics market!

 

国产SiC碳化硅MOSFET功率器件可靠性及一致性如何确保？

电力电子系统研发制造商一般需要碳化硅MOSFET功率器件供应商提供可靠性测试报告的原始数据和器件封装的FT数据。

SiC碳化硅MOSFET可靠性报告原始数据主要来自以下可靠性测试环节的测试前后的数据对比，通过对齐可靠性报告原始数据测试前后漂移量的对比，从而反映器件的可靠性控制标准及真实的可靠性裕量。SiC碳化硅MOSFET可靠性报告原始数据主要包括以下数据:

SiC碳化硅MOSFET高温反偏

High Temperature Reverse Bias HTRB Tj=175℃

VDS=100%BV

SiC碳化硅MOSFET高温栅偏（正压）

High Temperature Gate Bias（+） HTGB（+） Tj=175℃

VGS=22V

SiC碳化硅MOSFET高温栅偏（负压）

High Temperature Gate Bias（-） HTGB（-） Tj=175℃

VGS=-8V

SiC碳化硅MOSFET高压高湿高温反偏

High Voltage, High Humidity, High Temp. Reverse Bias HV-H3TRB Ta=85℃

RH=85%

VDS=80%BV

SiC碳化硅MOSFET高压蒸煮

Autoclave AC Ta=121℃

RH=100%

15psig

SiC碳化硅MOSFET温度循环

Temperature Cycling TC -55℃ to 150℃

SiC碳化硅MOSFET间歇工作寿命

Intermittent Operational Life IOL △Tj≥100℃

Ton=2min

Toff=2min

FT数据来自碳化硅MOSFET功率器件FT测试(Final Test，也称为FT)是对已制造完成的碳化硅MOSFET功率器件进行结构及电气功能确认，以保证碳化硅MOSFET功率器件符合系统的需求。

通过分析碳化硅MOSFET功率器件FT数据的关键数据（比如V(BR)DSS，VGS(th)，RDS(on)，

IDSS）的正态分布，可以定性碳化硅MOSFET功率器件材料及制程的稳定性，这些数据的定性对电力电子系统设计及大批量制造的稳定性也非常关键。

 

从目前来看，碳化硅MOSFET在以下应用中已经开始取代IGBT：

 

电动汽车：碳化硅MOSFET可以显著提高电动汽车的效率和续航里程，因此在电动汽车的牵引逆变器中得到了广泛应用。

光伏发电：碳化硅MOSFET可以提高光伏发电系统的效率和功率密度，因此在光伏逆变器中得到了广泛应用。

轨道交通：碳化硅MOSFET可以提高轨道交通系统的效率和可靠性，因此在轨道交通的变流器中得到了广泛应用。

随着碳化硅MOSFET技术的不断发展和成本的不断降低，碳化硅MOSFET将在更多的应用中取代IGBT。

 

具体来说，碳化硅MOSFET在以下方面具有优势：

 

开关速度：碳化硅MOSFET的开关速度是IGBT的2-3倍，这意味着碳化硅MOSFET可以实现更高的开关频率，从而降低功率损耗。

导通电阻：碳化硅MOSFET的导通电阻是IGBT的1/3左右，这意味着碳化硅MOSFET可以降低功耗。

耐压：碳化硅MOSFET的耐压可以达到IGBT的2-3倍，这意味着碳化硅MOSFET可以应用于更高电压的场合。

结温：碳化硅MOSFET的结温可以达到IGBT的2倍以上，这意味着碳化硅MOSFET可以应用于更高温度的场合。

当然，碳化硅MOSFET也存在一些不足，例如：

 

成本：碳化硅MOSFET的成本目前仍高于IGBT。

可靠性：碳化硅MOSFET的可靠性与IGBT相比仍存在一定差距。

随着技术的不断发展和成本的不断降低，碳化硅MOSFET的优势将更加明显，取代IGBT的趋势将更加明显。

 

倾佳电子（Changer Tech）专业分销BASiC基本™碳化硅SiC功率MOSFET,BASiC基本™碳化硅MOSFET模块，BASiC基本™单管IGBT，BASiC基本™IGBT模块，BASiC基本™三电平IGBT模块，BASiC基本™I型三电平IGBT模块，BASiC基本™T型三电平IGBT模块，BASiC基本™混合SiC-IGBT单管，BASiC基本™混合SiC-IGBT模块，单通道隔离驱动芯片BTD5350,双通道隔离驱动芯片BTD21520,单通道隔离驱动芯片（带VCE保护）BTD3011,BASiC基本™混合SiC-IGBT三电平模块应用于光伏逆变器，双向AC-DC电源，户用光伏逆变器，户用光储一体机，储能变流器，储能PCS,双向LLC电源模块，储能PCS-Buck-Boost电路，光储一体机,PCS双向变流器，三相维也纳PFC电路,三电平LLC直流变换器,移相全桥拓扑等新能源领域。在光伏逆变器、光储一体机、储能变流器PCS、OBC车载充电器，热管理电动压缩机驱动器，射频电源，PET电力电子变压器，氢燃料空压机驱动，大功率工业电源，工商业储能变流器，变频器，变桨伺服驱动辅助电源，高频逆变焊机，高频伺服驱动，AI服务器电源，算力电源，数据中心电源，机房UPS等领域与客户战略合作，全力支持中国电力电子工业发展！

 

倾佳电子（Changer Tech）专业分销基本™隔离驱动IC产品主要有BTD21520xx是一款双通道隔离门极驱动芯片，输出拉灌峰值电流典型值4A/6A，绝缘电压高达5000Vrms@SOW14封装、3000Vrms@SOP16封装；抗干扰能力强，高达100V/ns；低传输延时至45ns；分别提供 3 种管脚配置：BTD21520M提供禁用管脚（DIS）和死区设置（DT）,BTD21520S提供禁用管脚（DIS)， BTD21520E 提供单一PWM输入；副边VDD欠压保护点两种可选：分别是5.7V和8.2V。主要规格有BTD21520MAWR，BTD21520MBWR，BTD21520SAWR，BTD21520SBWR，BTD21520EAWR，BTD21520EBWR，‍BTD21520MAPR，BTD21520MBPR，BTD21520SAPR，BTD21520SBPR，BTD21520EAPR，BTD21520EBPR，BTD5350xx是一款单通道隔离门极驱动IC，输出峰值电流典型值10A, 绝缘电压高达5000Vrms@SOW8封装，3000Vrms@SOP8封装；抗干扰能力强，高达100V/ns；传输延时低至60ns；分别提供 3 种管脚配置：BTD5350M 提供门极米勒钳位功能，BTD5350S 提供独立的开通和关断输出管脚，BTD5350E 对副边的正电源配置欠压保护功能；副边VCC欠压保护点两种可选：分别是8V和11V。主要规格有BTD5350MBPR，BTD5350MCPR，BTD5350MBWR，BTD5350MCWR，BTD5350SBPR，BTD5350SCPR，BTD5350SBWR‍，BTD5350SCWR，BTD5350EBPR，BTD5350ECPR，BTD5350EBWR，BTD5350ECWR，BTD3011R是一款单通道智能隔离门极驱动芯片，采用磁隔离技术；绝缘电压高达5000Vrms@SOW16封装；输出峰值电流典型值15A；管脚功能集成功率器件短路保护和短路保护后软关断功能，集成原副边电源欠压保护；集成副边电源稳压器功能，此稳压器可以根据副边电源输入电压，使驱动管脚自动分配正负压，适用在给电压等级1200V以内的IGBT或者碳化硅 MOSFET驱动。BTL2752x 系列是一款双通道、高速、低边门极驱动器，输出侧采用轨到轨方式；拉电流与灌电流能力可高达 5A，上升和下降时间低至 7ns 与 6ns；芯片的两个通道可并联使用，以增强驱动电流能力；信号输入脚最大可抗-5V的持续负压，支持4个标准逻辑选项：BTL27523带使能双路反相，BTL27523B不带使能双路反相 和 BTL27524带使能双路同相，BTL27524B不带使能双路同相。主要规格：BTL27523R，BTL27523BR，BTL27524R，BTL27524BR

 

倾佳电子（Changer Tech）专业分销基本™国产车规级碳化硅(SiC)MOSFET，国产车规级AEC-Q101碳化硅(SiC)MOSFET，国产车规级PPAP碳化硅(SiC)MOSFET，全碳化硅MOSFET模块，Easy封装全碳化硅MOSFET模块，62mm封装全碳化硅MOSFET模块，Full SiC Module，SiC MOSFET模块适用于超级充电桩，V2G充电桩，高压柔性直流输电智能电网(HVDC)，空调热泵驱动，机车辅助电源，储能变流器PCS,光伏逆变器,超高频逆变焊机，超高频伺服驱动器，高速电机变频器等，光伏逆变器专用直流升压模块BOOST Module，储能PCS变流器ANPC三电平碳化硅MOSFET模块，光储碳化硅MOSFET。专业分销基本™SiC碳化硅MOSFET模块及分立器件，全力支持中国电力电子工业发展！

 

汽车级全碳化硅功率模块是BASiC基本™为新能源汽车主逆变器应用需求而研发推出的系列MOSFET功率模块产品，包括Pcore™6‍汽车级HPD模块、‍Pcore™2‍汽车级DCM模块、‍Pcore™1‍汽车级TPAK模块、Pcore™2‍汽车级ED3模块等，采用银烧结技术等BASiC基本™最新的碳化硅 MOSFET 设计生产工艺，综合性能达到国际先进水平，通过提升动力系统逆变器的转换效率，进而提高新能源汽车的能源效率和续航里程。主要产品规格有：BMS800R12HWC4_B02，BMS600R12HWC4_B01，BMS950R12HWC4_B02，BMS700R12HWC4_B01，BMS800R12HLWC4_B02，BMS600R12HLWC4_B01，BMS950R12HLWC4_B02，BMS700R12HLWC4_B01，BMF800R12FC4，BMF600R12FC4，BMF950R08FC4，BMF700R08FC4，BMZ200R12TC4，BMZ250R08TC4

 

倾佳电子（Changer Tech）专业分销BASiC基本™碳化硅(SiC)MOSFET专用双通道隔离驱动芯片BTD25350，原方带死区时间设置，副方带米勒钳位功能，为碳化硅功率器件SiC MOSFET驱动而优化。

BTD25350适用于以下碳化硅功率器件应用场景：

充电桩中后级LLC用SiC MOSFET 方案

光伏储能BUCK-BOOST中SiC MOSFET方案

高频APF，用两电平的三相全桥SiC MOSFET方案

空调压缩机三相全桥SiC MOSFET方案

OBC后级LLC中的SIC MOSFET方案

服务器交流侧图腾柱PFC高频臂GaN或者SiC方案

 

倾佳电子（Changer Tech）专业分销的BASiC基本™第二代SiC碳化硅MOSFET两大主要特色：

 

1.出类拔萃的可靠性：相对竞品较为充足的设计余量来确保大规模制造时的器件可靠性。

BASiC基本™第二代SiC碳化硅MOSFET 1200V系列击穿电压BV值实测在1700V左右，高于市面主流竞品，击穿电压BV设计余量可以抵御碳化硅衬底外延材料及晶圆流片制程的摆动，能够确保大批量制造时的器件可靠性，这是BASiC基本™第二代SiC碳化硅MOSFET最关键的品质. BASiC基本™第二代SiC碳化硅MOSFET雪崩耐量裕量相对较高，也增强了在电力电子系统应用中的可靠性。

 

2.可圈可点的器件性能：同规格较小的Crss带来出色的开关性能。

BASiC基本™第二代SiC碳化硅MOSFET反向传输电容Crss 在市面主流竞品中是比较小的，带来关断损耗Eoff也是市面主流产品中非常出色的，优于部分海外竞品，特别适用于LLC应用，典型应用如充电桩电源模块后级DC-DC应用。

 

Basic™ (BASiC Semiconductor) second generation SiC silicon carbide MOSFET has two main features:

1. Outstanding reliability: Compared with competing products, there is sufficient design margin to ensure device reliability during mass manufacturing.

The breakdown voltage BV value of BASiC Semiconductor's second-generation SiC silicon carbide MOSFET 1200V series is measured to be around 1700V, which is higher than mainstream competing products on the market. The breakdown voltage BV design margin can withstand silicon carbide substrate epitaxial materials and wafers. The swing of the tape-out process can ensure device reliability during mass manufacturing, which is the most critical quality of BASiC Semiconductor’s second-generation SiC silicon carbide MOSFET. BASiC Semiconductor’s second-generation SiC silicon carbide MOSFET The relatively high avalanche tolerance margin also enhances reliability in power electronic system applications.

2. Remarkable device performance: Smaller Crss with the same specifications brings excellent switching performance.

BASiC Semiconductor's second-generation SiC silicon carbide MOSFET reverse transmission capacitor Crss is relatively small among mainstream competing products on the market, and its turn-off loss Eoff is also very good among mainstream products on the market, better than some overseas competing products. , especially suitable for LLC applications, typical applications such as charging pile power module downstream DC-DC applications.

 

Ciss：输入电容（Ciss＝Cgd＋Cgs） ⇒栅极-漏极和栅极-源极电容之和：它影响延迟时间；Ciss越大，延迟时间越长。BASiC基本™第二代SiC碳化硅MOSFET 优于主流竞品。

Crss：反向传输电容（Crss＝Cgd） ⇒栅极-漏极电容：Crss越小，漏极电流上升特性越好，这有利于MOSFET的损耗，在开关过程中对切换时间起决定作用，高速驱动需要低Crss。

Coss：输出电容（Coss＝Cgd＋Cds）⇒栅极-漏极和漏极-源极电容之和：它影响关断特性和轻载时的损耗。如果Coss较大，关断dv／dt减小，这有利于噪声。但轻载时的损耗增加。

 

倾佳电子（Changer Tech）专业分销的基本™B2M第二代碳化硅MOSFET器件主要特色：

• 比导通电阻降低40%左右

• Qg降低了60%左右

• 开关损耗降低了约30%

• 降低Coss参数，更适合软开关

• 降低Crss，及提高Ciss/Crss比值,降低器件在串扰行为下误导通风险

• 最大工作结温175℃• HTRB、 HTGB+、 HTGB-可靠性按结温Tj=175℃通过测试

• 优化栅氧工艺，提高可靠性

• 高可靠性钝化工艺

• 优化终端环设计，降低高温漏电流

• AEC-Q101

 

倾佳电子（Changer Tech）专业分销的基本™第二代碳化硅SiC MOSFET主要有B2M160120H，B2M160120Z，B2M160120R，B2M080120H,B2M080120Z，B2M080120R，B2M018120H，B2M018120Z，B2M020120Y，B2M065120H，B2M065120Z，B2M065120R，B2M040120H，B2M040120Z，B2M040120R，B2M032120Y，B2M018120Z。适用大功率电力电子装置的SiC MOSFET模块，半桥SiC MOSFET模块，ANPC三电平碳化硅MOSFET模块，T型三电平模块，MPPT BOOST SiC MOSFET模块。

B2M032120Y国产替代英飞凌IMZA120R030M1H，安森美NTH4L030N120M3S以及C3M0032120K。

B2M040120Z国产替代英飞凌IMZA120R040M1H，安森美NTH4L040N120M3S，NTH4L040N120SC1以及C3M0040120K，意法SCT040W120G3-4AG。

B2M020120Y国产替代英飞凌IMZA120R020M1H，安森美NTH4L020N120SC1，NTH4L022N120M3S以及C3M0021120K，意法SCT015W120G3-4AG。

B2M1000170R国产代替英飞凌IMBF170R1K0M1，安森美NTBG1000N170M1以及C2M1000170J。

B2M065120H国产代替安森美NTHL070N120M3S。

B2M065120Z国产代替英飞凌IMZ120R060M1H，安森美NVH4L070N120M3S，C3M0075120K-A，意法SCT070W120G3-4AG。

B2M160120Z国产代替英飞凌AIMZHN120R160M1T，AIMZH120R160M1T

B2M080120Z国产代替英飞凌AIMZHN120R080M1T，AIMZH120R080M1T

B2M080120R国产代替英飞凌IMBG120R078M2H

B2M040120Z国产替代英飞凌AIMZHN120R040M1T，AIMZH120R040M1T

B2M040120R国产替代英飞凌IMBG120R040M2H

B2M018120R国产替代英飞凌IMBG120R022M2H

B2M018120Z国产替代英飞凌AIMZH120R020M1T，AIMZH120R020M1T

B2M065120Z国产替代英飞凌AIMZHN120R060M1T，AIMZH120R060M1T

 

正是由于SiC MOSFET的出色性能，其在光伏逆变器、UPS、ESS、电动汽车充电、燃料电池、电机驱动和电动汽车等领域都有越来越广泛的应用。

 

碳化硅MOSFET具有优秀的高频、高压、高温性能，是目前电力电子领域最受关注的宽禁带功率半导体器件。在电力电子系统中应用碳化硅MOSFET器件替代传统硅IGBT器件，可提高功率回路开关频率，提升系统效率及功率密度，降低系统综合成本。适用于高性能变换器电路与数字化先进控制、高效率 DC/DC 拓扑与控制，双向 AC/DC、电动汽车车载充电机（OBC）/双向OBC、车载电源、集成化 OBC ，双向 DC/DC、多端口 DC/DC 拓扑与控制，直流配网的电力电子变换器。SiC MOSFET越来越多地用于高压电源转换器，因为它们可以满足这些应用对尺寸、重量和/或效率的严格要求.