SiC功率元件｜基礎篇
何謂SiC-MOSFET－本體二極體的特性
2018.05.10
重點
・SiC-MOSFET本體二極體的順向特性Vf比Si-MOSFET大。
・SiC-MOSFET本體二極體的trr更高速，與Si-MOSFET相比可大幅降低恢復損耗。
上一章介紹了與IGBT的區別。本章將對SiC-MOSFET的本體二極體的順向特性與反向恢復特性進行說明。
如圖所示，MOSFET（不局限於SiC-MOSFET）在汲極-源極間存在本體二極體。從MOSFET的結構上講，本體二極體是由源極-汲極間的PN接面形成的，也被稱為“寄生二極體”或“內部二極體”。對於MOSFET來說，本體二極體的性能是重要的參數之一，在應用中使用時，其性能發揮著至關重要的作用。
SiC-MOSFET本體二極體的順向特性
下圖表示SiC-MOSFET的Vds-Id特性。在SiC-MOSFET中，以源極為基準向汲極外加負電壓，本體二極體為順向偏置狀態。該圖中Vgs＝0V的綠色曲線基本上表示出本體二極體的Vf特性，。Vgs為0V即MOSFET在關斷狀態下，沒有頻道電流，因此該條件下的Vd-Id特性可以說是本體二極體的Vf-If特性。如“何謂碳化矽”中提到的，SiC的帶隙更寬，Vf比Si-MOSFET大得多。
而在給閘極-源極間外加18V電壓、SiC-MOSFET導通的條件下，電阻更小的頻道部分（而非本體二極體部分）流過的電流占支配低位。為方便從結構角度理解各種狀態，下面還給出了MOSFET的斷面圖。
SiC-MOSFET本體二極體的反向恢復特性
MOSFET本體二極體的另一個重要特性是反向恢復時間（trr）。trr是二極體開關特性相對的重要參數這一點在SiC蕭特基二極體一文中也已說明過。不言而喻，MOSFET的本體二極體是具有PN接面的二極體，因而存在反向恢復現象，其特性表現為反向恢復時間（trr）。下面是1000V耐壓的Si-MOSFET和SiC-MOSFET SCT2080KE的trr特性比較。
如圖所示，示例的Si-MOSFET的trr較慢，流過較大的Irr。而SiC-MOSFET SCT2080KE的本體二極體速度則非常快。trr、Irr均為幾乎可忽略的水平，恢復損耗Err已經大幅降低。
【下載資料】 SiC功率元件基礎
介紹SiC的物理性質和優點，並透過與Si元件的比較，介紹SiC蕭特基二極體和SiC MOSFET的特點及使用方法上的不同，還介紹了集多重優點於一身的全SiC模組。
SiC功率元件
基礎篇
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