碳化硅（SiC）是一種具有卓越性能的半導(dǎo)體材料，是瑞典科學(xué)家Jacob Berzelius在1824年發(fā)現(xiàn)的。普通的碳化硅材料可用于制作電熱元件硅碳棒，還可用來(lái)提高金屬件的耐磨性，也可作為脫氧劑。
SiC MOS管也具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高工作溫度
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，SiC材料憑借良好的熱導(dǎo)率、較高的禁帶寬度得到了業(yè)界高度重視。熱導(dǎo)率比Si材料高意味著電流密度也較高，高禁帶寬度決定了SiC MOS管也具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高工作溫度。SiC MOS管優(yōu)點(diǎn)可以概括如下。
高阻斷電壓
與應(yīng)用廣泛的Si材料相比，SiC的擊穿場(chǎng)強(qiáng)是Si材料的10倍以上，SiC MOS管器件的阻斷電壓比Si MOS管器件高很多。
開(kāi)關(guān)速度快
SiC的熱導(dǎo)系數(shù)幾乎是Si材料的2.5倍，飽和電子漂移率是Si的2倍，所以SiC器件能在更高的頻率下工作。
導(dǎo)通損耗小
由于半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通損耗與擊穿場(chǎng)強(qiáng)成反比，對(duì)于同樣的功率等級(jí)考量，SiC MOS管器件的導(dǎo)通損耗比Si器件小很多。另外，SiC MOS管器件導(dǎo)通損耗對(duì)溫度的依存度很小，其導(dǎo)通損耗隨溫度的變化也要小很多，所以SiC MOS管與傳統(tǒng)Si器件之間的差別非常大。
能承受更高的溫度
在物理特性上，SiC晶體結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定，能帶寬度可達(dá)2.2-3.3eV，這個(gè)數(shù)字幾乎是Si材料的兩倍以上。一般而言，SiC所能承受的溫度更高，SiC MOS管所能達(dá)到的最大工作溫度可到600攝氏度以上。
SiC MOS管器件損耗比傳統(tǒng)器件小10倍多
通過(guò)上述介紹，在相同的功率等級(jí)下，使用SiC MOS管器件的電子系統(tǒng)設(shè)備BOM清單中的功率器件數(shù)量將大大減少，所采用的散熱器、濾波元件的體積也縮小了很多，而系統(tǒng)的效率也有大幅度提升。
由于與Si MOS管有較大差別，設(shè)計(jì)SiC MOS管驅(qū)動(dòng)電路也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。相比于Si器件，SiC MOS管的寄生電容更?。ù笮∠嗖畛^(guò)十倍），對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的寄生參數(shù)更敏感，設(shè)計(jì)中必須足夠重視。目前，已經(jīng)量產(chǎn)的SiC MOS管的驅(qū)動(dòng)電壓范圍為-5V~+25V，而傳統(tǒng)的Si器件的驅(qū)動(dòng)電壓為-30V~+30V。
因此，SiC MOS管器件的安全閾值很小，如果電路出現(xiàn)一個(gè)電壓尖峰很可能擊穿G-S之間的氧化層，使器件損壞。另外，SiC MOS管的價(jià)格同比貴了不少，這限制了它在一般用途中的應(yīng)用。
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