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  SiC高性能碳化硅器件等宽禁带 (WBG) 器件对于当今汽车和可再生能源等应用至关重要。随着我们的世界逐渐转向使用可持续能源(主要是电力)，能效比以往任何时候都更重要。提高开关模式能效的方法之一是降低铜损和开关损耗。然而，为了应对这一挑战，直流母线电压不断上升，半导体技术必须发展以跟上步伐。这些技术对企业实现碳减排承诺至关重要。

在工业领域，MOSFET 和功率模块的进步正被用于优化各种工业系统的能效和系统成本。有两个领域特别受益，即电动汽车充电基础设施和替代/可再生能源应用(如太阳能)。

SiC 技术用于当今应用中的优势

  汽车和工业应用中的所有电源转换都依赖基于半导体的开关器件和二极管去实现高能效和降低转换损耗。因此，半导体行业一直在努力提高电源应用中使用的硅基半导体器件的性能，特别是 IGBT、MOSFET 和二极管。加之电源转换拓扑结构的创新，可实现前所未有的性能。

图 1：多种应用需要充分利用SiC 技术的优势

随着现有硅基半导体器件达到其能力极限，为了继续提高能效，我们需要新的材料。宽禁带 (WBG) 材料，如 SiC 和氮化镓 (GaN) 等，在未来颇具发展前景。电气系统对更高性能、密度和可靠性的需求，正在推动 SiC 技术突破极限。

  无论是用于汽车主驱、太阳能逆变器抑或电动汽车充电器，基于 SiC 的 MOSFET 和二极管产品都能提供比现有硅基 IGBT 和整流器更好的性能和更低的系统级成本。SiC 的宽带隙特性支持比硅更高的临界场，因此可实现更高的阻断电压能力，例如 1700 V 和 2000 V。而且，SiC 的电子迁移率和饱和速度本质上就高于 Si 器件，因此能够在显著更高的频率和结温下工作，这两点都是非常有优势的。此外，基于 SiC 的器件开关损耗相对更低，频率更高，，这有助于减小相关无源元件(包括磁性元件和电容)的尺寸、重量和成本。

图 2：SiC 等宽禁带材料给电源系统带来多方面好处

  由于导通损耗和开关损耗显著降低，基于 SiC 的电源方案产生的热量更少。另外，SiC 器件能够在高达 175°C 的结温 (Tj) 下工作，这意味着对风扇和散热器等散热措施的需求显著减少，系统尺寸、重量和成本得以节省，并且即使在具有挑战性、空间受限的应用中也能确保更高的可靠性。

对更高电压器件的需求

  SiC 的宽带隙特性支持比硅更高的临界场，因此可实现更高的阻断电压能力，例如 1700 V 和 2000 V。对于给定的功率，提高电压会降低总电流需求，从而降低总铜损。在太阳能光伏 (PV) 系统等可再生能源应用中，来自 PV 板的直流母线电压已从 600 V 提高到 1500 V 以提升能效。类似地，轻型乘用车正从 400 V 母线过渡到 800 V 母线(某些情况下为 1000 V 母线)，以提高能效并缩短充电时间。过去，对于 400 V 母线电压，所用器件的额定电压为 750 V，但现在需要更高的额定电压，例如 1200 V，甚至 1700 V，以确保器件在这些应用中可靠地工作。

  为了满足更高击穿电压的需求，安森美开发了一系列 1700 V M1 平面 EliteSiC MOSFET 器件，针对快速开关应用进行了优化。NTH4L028N170M1 是这首批器件中的一款，其 VDSS 为 1700 V，并且具有更高的 VGS 为-15/+25 V 。该器件的 RDS(ON) 典型值超低仅 28 mW。

  新型 1700 V MOSFET 可以在高达 175°C 的结温 (Tj) 下工作，相关的散热器尺寸可以大幅减小，甚至完全无需散热器。NTH4L028N170M1 的第四个引脚上有一个开尔文源极连接(TO-247-4L 封装)，这可以降低导通功耗和栅极噪声。还有一种 D2PAK–7L 配置，它能进一步减小 NTBG028N170M1 等器件中的封装寄生效应。

图 3：安森美的新型 1700 V EliteSiC MOSFET

  安森美即将推出采用 TO-247-3L 和 D2PAK-7L 封装的 1700 V 1000 mW SiC MOSFET，适用于电动汽车充电和可再生能源应用中的高可靠性辅助电源单元。

  除 MOSFET 之外，安森美还开发了一系列 1700 V SiC 肖特基二极管。具有该额定值的 D1 系列器件可在二极管的 反向峰值电压(VRRM) 和反向重复峰值电压之间提供更大的电压裕量。特别是，新器件即使在高温下也能提供更低的 正向峰值电压(VFM)、最大正向电压和出色的反向漏电流，使设计人员能够实现在高温高压下稳定运行的设计。

图 4：安森美的新型 1700 V 肖特基二极管

  新器件(NDSH25170A 和 NDSH10170A)可以 TO-247-2L 封装和裸片两种形式供货，还有一种无封装的 100 A 版本。

  借助 SiC 的性能，设计人员将能满足当今具挑战的应用需求，包括汽车、可再生能源和工业应用的需求，尤其是功率密度和散热方面。

  SiC 技术在逐渐成熟，关键应用领域在不断发展和进步，因此 SiC 也必须同步发展以满足日益增长的需求。例如，对更高击穿电压的需求，安森美推出了新的 1700 V SiC MOSFET 和二极管满足了这一需求。此外，安森美目前正在开发 2000 V SiC MOSFET 技术，以支持太阳能、固态变压器和电子断路器等新兴应用。