众所周知@@，硅@@（Si）材料及其基础上的技术@@方向曾经改变了世界@@。硅@@材料从@@沙子中提炼@@，构筑了远比沙土城堡更精密复杂的产品@@。如今@@，碳化硅@@@@（SiC）材料作为一种衍生技术@@进入了市场@@——相比硅@@材料@@，它可以实现更高功率等级的功率转换@@、更快的开关速度@@、传热效率上也优于硅@@材料@@。本篇@@188金宝搏@@ 探讨了@@SiC材料如何提升产品性能以超越基于硅@@材料的领域@@，从@@而为我们全新的数字世界创造下一代解决方案@@。
硅@@基@@MOSFET、碳化硅@@@@（SiC）MOSFET、氮化镓@@（GaN）HEMT或@@碳化硅@@@@@@（SiC）FET等功率电子@@@@器件@@是用于众多市场领域的主要技术@@构件@@。长期以来@@，硅@@一直是功率电子@@@@应用中的首选半导体@@材料@@。直到@@最近@@，由于@@SiC技术@@性能和@@可靠性的显著提升@@，人们开始从@@硅@@转向@@SiC器件@@。
SiC的性能优势已在电动车@@、白色家电@@、基础设施@@、太阳能@@/可再生能源@@、数据中心等多个电力电子@@市场产生深远的影响@@。得益于更大的带隙能量@@（即@@3.3eV，而硅@@为@@1.1eV——参见图@@@@@@2）和@@更高的击穿电压@@，SiC可用于创建更新颖@@、更高性能的解决方案@@@@。
如今@@，制造商采用@@@@SiC技术@@来开发基于各种半导体@@器件@@的功率电子@@@@模块@@，如双极结型晶体管@@（BJT）、结型场效应晶体管@@（JFET）和@@金属氧化物半导体@@场效应晶体管@@（MOSFET）。在接下来的章节中@@，我们将探讨为何@@SiC正在成为面向未来的突破性电力电子@@技术@@@@。
1. 采用@@SiC vs. Si：优势对比@@
首先@@，SiC MOSFET或@@SiC FET与@@硅@@器件@@相比具有若干优势@@。SiC更高的击穿电压意味着可以使用更轻薄的器件@@来支持更高的电压@@。另外@@，SiC相较于硅@@的其它优势还包括@@：
由此@@，我们现在@@可以看到@@@@SiC器件@@相对于硅@@基@@器件@@的诸多优势@@；这也成为许多应用从@@硅@@转向@@SiC的原因@@。
2. 了解@@SiC的电热优势@@
在电力电子@@领域@@，如何在高功率应用中有效减少或@@最小化功耗损失一直是非常重要的@@。与@@此类似@@，满足极端条件下的热设计要求也是非常重要的@@。SiC不但能够满足以上这些要求@@，其漏极@@-源极电阻@@（RDS(ON)）比硅@@器件@@低@@300到@@400倍@@。这一品质因数@@（FOM）是生产厂家的福音@@，基于这个特点@@，这些客户可以设计出高效率的电力电子@@设备@@@@。此外@@，有效裸片面积相同的情况下@@，碳化硅@@@@器件@@@@（SiC）可以转换的功率等级比基于硅@@@@（Si）的器件@@更高@@——换句话说@@，碳化硅@@@@器件@@@@（SiC）可以用更小的芯片尺寸实现相同的功率等级转换@@。
此外@@，SiC具有较高的电热导率和@@快速开关功能@@，以及较低的输出电容与@@@@RDS(ON)。因为碳化硅@@@@@@（SiC）器件@@可以转换更高等级的能量并且理论上具备@@更高的开关频率@@@@，可以帮助制造商节省系统成本@@。原因何在@@？因为这些品质因数@@（FOM）意味着那些被动元器件@@的尺寸可以大大减少@@，例如@@：变压器@@、扼流圈和@@电感器等磁性部件@@，而这些器件@@在开关电源设计中所有开关电源设计中都必不可少的@@；所有这些@@FOM意味着碳化硅@@@@器件@@@@@@（SiC）将在三相逆变器@@、数字电源和@@功率电子@@@@变换器@@（AC/DC和@@DC/DC）等应用中大有作为@@。
效率是各个制造商当下所追求的另一个@@FOM。鉴于全球都在推进@@“绿色@@”能源倡议@@，在许多应用中@@，效率也已成为一个关键的推动因素@@。下文中的图@@@@1显示了@@SiC相对于硅@@材料可实现更高的效率@@；这使其成为当今许多下一代设计中的首选技术@@@@。
图@@1，硅@@（Si）与@@碳化硅@@@@@@（SiC）的比较@@
SiC等宽带隙半导体@@技术@@是下一代高效功率电子@@@@器件@@的理想选择@@（见图@@@@2）。SiC从@@650V电压开始便表现出出色的电压阻断能力@@，且在更高电压下所带来的优势更为显著@@。下一代解决方案的一个关键举措是@@“绿色@@（即@@高能效@@）”系统的构建@@。SiC则可提供这种能力@@——其宽带隙特性可实现更高的功率效率@@、更小的尺寸@@、更轻的重量@@，和@@更低的总体成本@@——即@@相当于@@“更环保@@”的解决方案@@。
图@@2，硅@@（Si）和@@碳化硅@@@@@@（SiC）参数对比表格@@
3. 写在最后@@：一些结论@@
现在@@，我们对@@Si与@@SiC之间的比较@@有了更好的理解@@。在我们所处的全新数字世界@@，两者在诸多应用中均占有一席之地@@；然而@@，在很多解决方案中@@，SiC能够实现更优秀的性能指标@@。SiC技术@@能够被应用在广泛的电力电子@@解决方案中@@。由于@@具备@@较广的工作栅极驱动范围@@，在高频@@DC/DC和@@AC/DC等应用中采用@@@@SiC会带来许多优势@@。此外@@，在电动车逆变器中使用@@SiC，更可获得更低的导通损耗和@@强大的短路处理能力@@。
SiC技术@@的不断进步将促使其在更多应用中得到@@推广@@，并开拓其它领域@@。同时@@，封装设计的进步@@、市场接受度的提高@@@@，以及市场空间@@的快速增长@@，都会进一步助力@@SiC技术@@应用于更多解决方案@@。
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