隨著全球多元化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化，包括我們接觸過的各種電子產(chǎn)品。然后，您一定不知道這些產(chǎn)品的某些組件，例如現(xiàn)在的碳化硅mosFET器件。碳化硅功率器件近年來越來越廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，受到大家的喜愛，不斷地推陳出新，大量的更高電壓等級、更大電流等級的產(chǎn)品相繼推出，市場反應(yīng)碳化硅元器件的效果非常好，但似乎對于碳化硅元器件的普及還有很長的路要走。

三菱電機(jī)開發(fā)了一種新型全碳化硅mosFET器件，它的額定電流為3.3 kV / 750A。它使用最新的LV100封裝，特別適合于牽引應(yīng)用和模塊化轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。下面，本文將重點(diǎn)介紹這種全碳化硅器件，并詳細(xì)說明其在牽引應(yīng)用中的優(yōu)勢。基于碳化硅材料的功率器件被認(rèn)為是現(xiàn)代功率電子技術(shù)的一項(xiàng)重大創(chuàng)新。與傳統(tǒng)的硅基器件相比，碳化硅器件的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)更高效，更緊湊的轉(zhuǎn)換器，從而降低能耗并使用高成本的材料。

在過去的20年中，三菱電機(jī)開發(fā)并商業(yè)化了具有不同電壓等級的碳化硅功率器件，這些器件已用于各種應(yīng)用中。目前，由于在機(jī)車牽引和其他應(yīng)用中碳化硅器件的現(xiàn)場應(yīng)用方面的多年經(jīng)驗(yàn)，三菱電機(jī)已開發(fā)出新的新型全碳化硅2單元MOSFET模塊FMF750DC-66A，額定電壓為3.3。電流為750 A，特別適合于高性能牽引變流器和柔性變流器的設(shè)計(jì)。

由于具有快速的開關(guān)瞬態(tài)特性，所有碳化硅器件都需要具有低雜散電感的合適封裝。 FMF750DC-66A的電壓和功率水平使用最先進(jìn)的封裝技術(shù)：LV100封裝。封裝的內(nèi)部雜散電感小于10 nH，并且具有簡單并聯(lián)的特性。此外，封裝的內(nèi)部設(shè)計(jì)可確保模塊內(nèi)部芯片之間的最佳電流分配。

與Si器件相比，SiC(碳化硅)具有三個優(yōu)點(diǎn)：更高的擊穿電壓強(qiáng)度;較低的損失;更高的熱導(dǎo)率。這些特性意味著SiC器件可用于高壓，高開關(guān)頻率和高功率密度應(yīng)用。隨著SiC模塊的功率制造水平的提高，SiC將變得越來越適合用于電動車輛驅(qū)動器的半導(dǎo)體器件。 SiC器件的使用是實(shí)現(xiàn)電動汽車驅(qū)動器高功率密度的有效手段。目前，將SiC功率模塊應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動逆變器的研究越來越多。豐田汽車公司已將SiC功率模塊應(yīng)用于混合動力汽車。

由于SiC器件具有低損耗特性，因此與Si器件相比，SiC器件僅需要較小的芯片面積即可實(shí)現(xiàn)相同的輸出功率。同時(shí)，SiC器件可以在高頻下工作，這有助于減小功率器件周圍的無源器件的體積。在相同的功率水平下，聯(lián)合電子公司開發(fā)的SiC逆變器的體積是批量生產(chǎn)的Si逆變器的一半以上。

所有碳化硅器件的另一個重要優(yōu)點(diǎn)是降低了開關(guān)損耗，這也得益于單極器件的特性。這種類型的設(shè)備沒有反向恢復(fù)和尾電流，因此與基于硅的雙極型設(shè)備相比，它大大降低了開關(guān)損耗并允許更高的開關(guān)頻率。設(shè)備開啟，關(guān)閉和反向恢復(fù)期間的總功耗。與硅基IGBT相比，所有碳化硅MOSFET模塊的開關(guān)損耗降低了80%至90%。

SiC-MOSFET是碳化硅功率電子器件研究中最關(guān)注的器件。如今，當(dāng)Si材料接近理論性能極限時(shí)，SiC功率器件因其高耐壓，低損耗和高效率而一直被視為“理想器件”。但是，與以前的硅材料器件相比，SiC功率器件的性能和成本之間的平衡以及對高科技的需求將成為SiC功率器件真正普及的關(guān)鍵。

較高的開關(guān)頻率允許轉(zhuǎn)換器制造商在電網(wǎng)濾波器設(shè)計(jì)中使用較高的諧振頻率，因此將減少LCL濾波器所需的電感和電容，從而減小尺寸，成本和損耗，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的更多動態(tài)控制。另外，對于機(jī)器側(cè)逆變器或DC-DC轉(zhuǎn)換器，較高的開關(guān)頻率允許設(shè)計(jì)更緊湊的高速驅(qū)動器和中頻轉(zhuǎn)換器。

在研究和設(shè)計(jì)過程中，可能會存在這樣或那樣的問題，這要求我們的科研工作者不斷總結(jié)設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)，以促進(jìn)持續(xù)的產(chǎn)品創(chuàng)新。