Si IGBT和SiC MOSFET混合器件特性解析

芯长征科技 2025-01-21 869

描述

来源：54攻城狮

大电流 Si IGBT 和小电流 SiC MOSFET 两者并联形成的混合器件实现了功率器件性能和成本的折衷。但是SIC MOS和Si IGBT的器件特性很大不同。为了尽可能在不同工况下分别利用Si IGBT和SiCMOSFET器件在不同电流下的优异特性，一般会将的Si-IGBT和 SiC-MOSFET按照一定比例进行混合并联使用。

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图1 Si IGBT/SiC MOSFET混合器件结构和导通特性

导通特性。Si/SiC 混合器件由功率器件 IGBT 与SiC MOSFET并联组成，如图1所示。当Si/SiC混合器件的负载电流较小时，由于IGBT 开启电压的存在，Si/SiC 混合器件的负载电流全部流经导通电阻极低的SiC MOSFET，近似SiC的导通特性。

当Si/SiC 混合器件处于稳态导通时，正向电流被并联的SiC MOSFET和Si IGBT自动分流。当Si/SiC 混合器件的负载电流较大时，负载电流由 SiC MOSFET 与IGBT并联导通共同承担，Si/SiC混合器件内部负载电流分配关系由二者的导通电阻决定。实际上，混合器件与SiC MOSFET或Si IGBT类似，也具有正温度特性。

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由于Si IGBT开关速度慢，且有拖尾电流损耗，单极性的SiC MOSFET开关损耗远小于双极性的Si IGBT。

开通特性。SiC MOSFET由于开关速度快，且在开通过程没有漂移区电导调制，会先于Si IGBT的开通使得混合器件的开通速度接近SiC MOSFET，获得更小的开通损耗。如果想要减缓了SiC MOSFET的体二极管反向恢复振荡，可以外面再并联一个Si FRD，但是会带来成本增加。

而SiC MOSFET由于开关速度快，且在开通过程没有漂移区电导调制，从而在开关过程会承担相比于稳态下更多的电流，从而使SiC MOSFET多承担了一部分损耗。

关断特性。SiC MOSFET由于开关速度快且没有少子复合导致的拖尾电流，会先于Si IGBT关断，整体上关断速度接近于Si IGBT。但是因为 SiC MOSFET参与部分关断，相比单独的Si IGBT整体提升了关断速度，减小了关断损耗。SiC MOSFET器件参与更多的开通和更少的关断，使得整体开关损耗较只有Si IGBT 器件更优。

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图2 Si/SiC混合器件开关暂态过程简化波形图

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