为什么碳化硅MOSFET会取代IGBT?
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。
IGBT芯片技术不断发展，但是从一代芯片到下一代芯片获得的改进幅度越来越小。这表明IGBT每一代新芯片都越来越接近材料本身的物理极限。SiC MOSFET宽禁带半导体提供了实现半导体总功率损耗的显著降低的可能性。使用SiC MOSFET可以降低开关损耗，从而提高开关频率。进一步的，可以优化滤波器组件，相应的损耗会下降，从而全面减少系统损耗。通过采用低电感SiC MOSFET功率模块，与同样封装的Si IGBT模块相比，功率损耗可以降低约70%左右，可以将开关频率提5倍（实现显著的滤波器优化），同时保持最高结温低于最大规定值。
为了保持电力电子系统竞争优势，同时也为了使最终用户获得经济效益，一定程度的效率和紧凑性成为每一种电力电子应用功率转换应用的优势所在。随着IGBT技术到达发展瓶颈，加上SiC MOSFET绝对成本持续下降，使用SiC MOSFET替代升级IGBT已经成为各类型电力电子应用的主流趋势。
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!
对于通用应用，SiC 功率器件可以替代 Si IGBT，从而将开关损耗降低高达 70% 至 80%，具体取决于转换器和电压和电流水平。IGBT 相关的较高损耗可能成为一个重要的考虑因素。热管理会增加使用 IGBT 的成本，而其较慢的开关速度会增加电容器和电感器等无源元件的成本。从整体系统成本来看SiC MOSFET加速替代IGBT已经成为各类新的电力电子设计中的主流趋势。SiC MOSFET 更耐热失控。碳化硅导热性更强，可实现更好的设备级散热和稳定的工作温度。
Si IGBT 的一个显著缺点是它们极易受到热失控的影响。当器件温度不受控制地升高时，就会发生热失控，导致器件发生故障并最终失效。在高电流、高电压和高工作条件很常见的电机驱动应用中，例如电动汽车或制造业，热失控可能是一个重大的设计风险。SiC MOSFET 更适合温度较高的环境条件空间，例如汽车和工业应用。此外，鉴于其导热性，SiC MOSFET 可以消除对额外冷却系统的需求，从而有可能减小整体系统尺寸并降低系统成本。由于 SiC MOSFET 的工作开关频率比 Si IGBT 高得多，因此它们非常适合需要精确电机控制的应用。高开关频率在自动化制造中至关重要，其中高精度伺服电机用于工具臂控制、精密焊接和精确物体放置。
SiC 功率器件的卓越材料特性使这些器件能够以更快的开关速度、更低的开关损耗和更薄的有源区运行，从而实现效率更高、开关频率更高、更节省空间的设计。因此，SiC MOSFET 正成为电源转换应用中优于传统硅（IGBT,MOSFET）的首选。
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。
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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
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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