SIC模塊與IGBT模塊的區(qū)別 SIC模塊與IGBT模塊的應(yīng)用差別
SIC模塊（Silicon Carbide Module）和IGBT模塊（Insulated Gate Bipolar Transistor Module）是兩種不同的功率半導(dǎo)體模塊，它們?cè)诓牧、特性和?yīng)用方面有一些區(qū)別。
1. 材料：SIC模塊采用碳化硅（SiC）作為半導(dǎo)體材料，而IGBT模塊則采用硅（Si）作為半導(dǎo)體材料。碳化硅具有較高的熱導(dǎo)率和較高的電場飽和漂移速度，使得SIC模塊具有更高的開關(guān)頻率和更低的開關(guān)損耗。
2. 特性：SIC模塊相對(duì)于IGBT模塊具有以下特點(diǎn)： - 更高的工作溫度：SIC模塊能夠在更高的溫度下工作，因?yàn)樘蓟杈哂懈叩臒釋?dǎo)率和更好的熱穩(wěn)定性。 - 更低的開關(guān)損耗：由于碳化硅的特性，SIC模塊具有更低的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，從而提高了效率。 - 更高的開關(guān)頻率：碳化硅具有較高的電場飽和漂移速度，使得SIC模塊能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開關(guān)頻率，適用于高頻應(yīng)用。
3. 應(yīng)用：SIC模塊和IGBT模塊在應(yīng)用方面有一些差別： - SIC模塊適用于高頻、高溫和高效率的應(yīng)用，如電動(dòng)汽車、太陽能逆變器、工業(yè)電源等。 - IGBT模塊適用于中頻、中溫和中功率的應(yīng)用，如變頻空調(diào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)控制等。需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和設(shè)計(jì)要求選擇合適的功率半導(dǎo)體模塊。
SIC模塊與IGBT模塊在應(yīng)用的差別：
硅IGBT和碳化硅MOSFET在驅(qū)動(dòng)方面具有顯著的電氣參數(shù)特性差異。碳化硅MOSFET對(duì)于驅(qū)動(dòng)的要求與傳統(tǒng)硅器件也存在差異，主要表現(xiàn)在GS開通電壓、GS關(guān)斷電壓、短路保護(hù)、信號(hào)延遲和抗干擾等幾個(gè)方面。具體如下：
（一）開通關(guān)斷
對(duì)于全控型開關(guān)器件，適配合適的開通關(guān)斷電壓對(duì)于確保器件的安全可靠性至關(guān)重要：
①硅IGBT：不同廠家的硅IGBT共同要求：
·開通電壓典型值為15V；
·關(guān)斷電壓范圍為-5V至-15V，用戶可以根據(jù)需求選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值，常見的選擇包括-8V、-10V和-15V；
·優(yōu)先考慮穩(wěn)定的正電壓，以確保可靠的開通操作。
②碳化硅MOSFET：不同廠家的碳化硅MOSFET具有不同的開關(guān)電壓要求：
·開通電壓要求較高，通常在22V至15V范圍內(nèi)；
·關(guān)斷電壓要求較高，通常在-5V至-3V范圍內(nèi)；
·優(yōu)先考慮穩(wěn)定的負(fù)電壓，以確？煽康年P(guān)斷操作；
·添加負(fù)壓鉗位電路，以確保關(guān)斷時(shí)負(fù)壓不超過規(guī)定限制。
（二）短路保護(hù)
開關(guān)器件在運(yùn)行過程中存在短路風(fēng)險(xiǎn)，配置合適的短路保護(hù)電路可以有效減少因短路而導(dǎo)致的器件損壞。與硅IGBT相比，碳化硅MOSFET具有更短的短路耐受時(shí)間。
①硅IGBT：
硅IGBT的承受退保和短路時(shí)間一般小于10μs，在設(shè)計(jì)硅IGBT的短路保護(hù)電路時(shí)，建議將短路保護(hù)的檢測延時(shí)和響應(yīng)時(shí)間設(shè)置為5-8μs較為合適。
②碳化硅MOSFET：
通常，碳化硅MOSFET模塊的短路承受能力小于5μs，因此短路保護(hù)需要在3μs以內(nèi)起作用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采用二極管或電阻串聯(lián)進(jìn)行短路檢測，并確保短路保護(hù)的最短時(shí)間限制在約1.5μs左右。
（三）碳化硅MOSFET驅(qū)動(dòng)的干擾及延遲
①高dv/dt及di/dt對(duì)系統(tǒng)的影響：
在高電壓和大電流條件下進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)，器件的開關(guān)過程會(huì)產(chǎn)生高速的dv/dt和di/dt，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路造成影響。為了確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行，提高驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾能力至關(guān)重要，可以采取以下措施：
·在輸入電源中添加共模扼流圈和濾波電感，以減小驅(qū)動(dòng)器EMI對(duì)低壓電源的干擾；
·在次邊電源整流部分添加低通濾波器，降低驅(qū)動(dòng)器對(duì)高壓側(cè)的干擾；
·使用具有高達(dá)100kV/μs共模抗擾能力的隔離芯片進(jìn)行信號(hào)傳輸；
·采用經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的隔離變壓器，原邊和次邊都應(yīng)用屏蔽層，減小相互間的串?dāng)_；
·使用米勒鉗位技術(shù)，防止同橋臂管子開關(guān)時(shí)的相互影響。
②低傳輸延遲：
通常情況下，硅IGBT的應(yīng)用開關(guān)頻率較低，小于40kHz，而碳化硅MOSFET推薦的應(yīng)用開關(guān)頻率較高，大于100kHz。提高應(yīng)用頻率要求驅(qū)動(dòng)器提供更低的信號(hào)延遲時(shí)間。碳化硅MOSFET對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸延遲要求小于200ns，傳輸延遲抖動(dòng)小于20ns。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采取以下方式：
·使用數(shù)字隔離驅(qū)動(dòng)芯片，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸延遲約為50ns，并且具有較高的一致性，傳輸延遲抖動(dòng)小于5ns；
·選擇具有較低傳輸延時(shí)和短上升/下降時(shí)間的推挽芯片。
總之，與硅IGBT相比，碳化硅MOSFET在提高系統(tǒng)效率、功率密度和工作溫度方面具有優(yōu)勢。然而，這也對(duì)驅(qū)動(dòng)器提出了更高的要求。為了確保碳化硅MOSFET在系統(tǒng)中發(fā)揮更好的作用，需要選擇適配的驅(qū)動(dòng)器。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2023-10-11
