戰爭在戰壕中決出勝負，而溝槽就是我們的前線戰壕。也就是說，前線奮戰人員憑借他們的集體合作和努力決定最終的勝利。作為電源管理應用的設計工程師，本文的讀者就是在這條“戰壕”中奮戰的人。這是一篇有關如何從中獲勝的文章。

寬禁帶 (WBG) 半導體是邁向節能時代的關鍵所在。WBG半導體可以實現更大的能源效率、更小的尺寸、更輕的重量和更低的整體成本。英飛凌是一家提供硅 (Si) 、碳化硅 (SiC) 、絕緣柵極雙極晶體管 (IGBT) 和氮化鎵 (GaN) 設備的公司。作為在碳化硅 (SiC) 技術開發領域擁有超過20年歷史的知名電源供應商，英飛凌推出的產品可以滿足人們對生成、傳輸和使用更智能、更高效能源的需求。他們還有多位專家，知道如何通過降低系統復雜性，來進一步降低系統成本和中小型高功率系統尺寸。

溝槽就是戰壕：CoolSiC?

英飛凌的目標是將碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET) 所具備的低RDS(on) 與安全氧化層場強條件下運行的柵極驅動器件結合起來。因此，英飛凌決定將溝槽型產品從缺陷密度較高的平面雙擴散金屬氧化物半導體 (DMOS) 設備轉向更有利的表面技術方向， 可在低氧化層場強下獲得低溝道電阻。這些邊界條件是利用硅功率半導體領域質量保證方法的基礎，目的是保證工業甚至是汽車應用中預期的故障率 (FIT)。因此，也就有了CoolSiC?產品。

在阻斷模式下，碳化硅產品運行時的漏極感應場強要比對應的硅產品高得多（MV級而不是kV級）。因此，處于導通狀態和截止狀態下氧化層中的這種高場強會加速磨損。對截止狀態下氧化層的應力，將采取深P區保護。對于導通狀態，則使用厚氧化層來規避限制，以篩除薄氧化層殘留的外部氧化層缺陷。CoolSiC?產品具有出色的可靠性、質量、多樣性和系統優勢。

CoolSiC? MOSFET溝槽概念和優勢包括：

低溝道電阻

柵極氧化層中的安全電場

抑制寄生導通

實現硬換向并提高浪涌電流的可靠性

JFET區域限制短路電流

RON簡化了并行操作

Rg控制，并且允許獨立的開關速度

CoolSiC? MOSFET和二極管

英飛凌650V、1200V、1700VCoolSiC? MOSFET分立器件非常適合硬開關和諧振開關拓撲（圖1）。CoolSiC? MOSFET基于先進的溝槽半導體工藝，經過優化可提供最低應用損耗和最高運行可靠性。該分立式產品組合采用TO和SMD外殼，額定的導通電阻為27mΩ至1000mΩ。CoolSiC?溝槽技術實現了靈活的參數設置，可用于在各個產品組合中實現特定于應用的功能，這些特性包括柵-源極電壓、雪崩規格、短路能力或額定用于硬換向的內部體二極管。

圖1：采用TO-247封裝的650V CoolSiC? MOSFET （資料來源：英飛凌）

英飛凌CoolSiC MOSFET采用分立封裝，適合用于硬開關和諧振開關拓撲，例如功率因數校正 (PFC) 電路、雙向拓撲和直流-直流轉換器或直流-交流逆變器。即使橋接拓撲中關斷電壓為零時，出色的寄生導通抗擾度也可在低動態損耗方面樹立基準。同軸結構 (TO) 和表面貼裝 (SMD) 產品還引入了Kelvin源針腳，優化了開關性能。 英飛凌CoolSiC?肖特基二極管具有相對較高的導通電阻和漏電流（圖2）。在SiC材料中，肖特基二極管可實現更高擊穿電壓。英飛凌的SiC肖特基產品組合包括600V和650V至1200V肖特基二極管。快速硅基開關與CoolSiC肖特基二極管的組合通常被稱為“混合”解決方案。

圖2：符合汽車標準的CoolSiC?肖特基二極管 （資料來源：英飛凌）

CoolSiC? MOSFET模塊 帶有CoolSiC?MOSFET的功率模塊為逆變器設計人員提供了新的機會，讓他們可以實現前所未有的效率和功率密度（圖3）。同樣，碳化硅 (SiC) 可利用從45mOhm到2mOhm RDS(on)的拓撲范圍，根據應用需求量身定制。1200V SiC MOSFET模塊具有3級、雙組、四組、六組或升壓器等各種配置，可通過先進的溝槽設計、出色的開關和傳導損耗實現優異的柵極氧化層可靠性。

圖3：CoolSiC?MOSFET Easy1B和Easy2B（資料來源：英飛凌）

結論

SiC MOSFET具有兩 (2) 種不同的結構類型：溝槽MOS和平面DMOS。英飛凌正在推動卓越的溝槽技術，以期輕松應用到所有應用中，并在保持可靠性的同時降低功耗。英飛凌CoolSiC?性能卓越，并且是性能和質量平衡的基準。英飛凌的柵極氧化層篩選工藝確保了產品可靠性。

英飛凌碳化硅CoolSiC? MOSFET和二極管提供的產品組合可滿足對生成、傳輸和使用更智能、更高效能量的需求。CoolSiC產品組合可滿足客戶在中高功率系統中對減小系統尺寸和降低成本的需求，同時符合高質量標準，可延長系統使用壽命，并確保可靠性。憑借CoolSiC，客戶將能夠實現嚴格的能效目標，同時降低操作系統成本。利用英飛凌科技的CoolSiC? MOSFET和二極管，以溝槽作為作為取勝的戰壕。

審核編輯黃宇