市场对开关速度、功率、机械应力和热应力耐受度的要求日益提高，而硅器件理论上正在接近性能上限。

　　宽带隙半导体器件因电、热、机械等各项性能表现俱佳而被业界看好，被认为是硅半导体器件的替代技术。在这些新材料中，兼容硅技术制程的碳化硅(SiC)是最有前景的技术。碳化硅材料的电气特性使其适用于研制高击穿电压器件，但是，远高于普通硅器件的制造成本限制了其在中低压器件中的推广应用。在600V电压范围内，硅器件的性能非常好，性价比高于碳化硅器件。不过，应用要求芯片有更高的性能，而硅器件已经达到了极限。最近几年，人们更加关注环境、能效和污染问题，导致电气能效标准趋严，这不只限于大功率应用，还包括低负载应用。现在，开关频率可以更高，同时开关损耗可以降至更低，本文介绍的650V碳化硅晶体管特别适合这种应用场景。

　　更高的关键应用准许使用掺杂程度更高的超薄裸片，使其损耗比其它芯片低很多。碳化硅热导率比硅器件高出很多，因此，功率损耗散热导致的温降在整个器件上都比较低。因为碳化硅的熔点温度更高，可以工作在400°C范围内，这些特性让人们更加看好碳化硅器件在开关速度、损耗、Rdson导通电阻、击穿电压方面的性能表现。事实上，击穿电压高于1200V的碳化硅器件深受市场欢迎。是否选择超高击穿电压的碳化硅器件，不仅要考虑电气特性，还要考虑碳化硅的制造成本高于硅器件。对于600V电压以下碳化硅产品，以前市面上只有2寸或3寸碳化硅晶圆片，而且生产设备非常昂贵，因此，碳化硅器件的性价比不如硅器件。今天，4寸和6寸碳化硅晶圆片非常常见，市场对碳化硅器件需求增长可以让厂商降低制造成本。600VSiCMOSFET开始出现在市场上，具有令人感兴趣的特性，适用于各种应用领域。

　　新器件:650VSiCMOSFET

　　如前文介绍，硅功率MOSFET器件的性能正在接近极限。意法半导体开发出一个60兆欧姆/650SiCMOSFET产品原型，克服了600V功率MOSFET的性能极限。为证明这款650VSiCMOSFET的优势，我们将其与当前最先进的超结功率MOSFET对比。表2列出了这两种对比器件的电气参数。为了使测试条件具有可比性，我们选择两款150°C时RDSon参数相似的硅器件和碳化硅器件。

　　不难发现，Rdson参数对应的热导系数不同。碳化硅器件的Rdson基本上与温度无关，最高结温高于同级的硅器件，这准许工作温度更高，而不会导致损耗增加。

　　不难发现，Rdson参数对应的热导系数不同。碳化硅器件的Rdson基本上与温度无关，最高结温高于同级的硅器件，这准许工作温度更高，而不会导致损耗增加。

　　测试条件如下:

　　VIN=160V，VOUT=400V，POUTmax=1600W，占空比=60%，升压二极管=碳化硅STPSC2006。栅驱动条件:

　　·硅MOSFET:VGS=0/10V,RGON=5.6Ω,RGOFF=2.2Ω

　　·碳化硅MOSFET:VGS=0/20V,RGON=5.6Ω,RGOFF=2.2Ω

　　为降低外部因素对测试结果的影响，我们选用了封装(TO247)相同的硅MOSFET和碳化硅MOSFET，安装相同的空气冷却式散热器，记录并比较在各种负载条件下的能效。如图4(a)和(b)所示，在fsw=200KHz时,碳化硅MOSFET的开关特性优于硅器件(100Khz开关频率也是如此)，碳化硅MOSFET的开关特性明显优于硅器件。

　　在100Khz和200KHz开关频率时，两个测试显示，碳化硅MOSFET能效更高，封装温度更低。从图中不难看出，当高频率开关时，碳化硅的优势比较突出。

　　结论

　　新650V碳化硅MOSFET是面向高能效系统的最新产品。在硬开关应用中，这款产品能够提高能效，采用新的热管理方法，提高了功率/立方厘米比。对于其固有参数，这款产品将能够用于软开关应用，这是将来的研发目标。