SiC是在熱、化學(xué)、機(jī)械方面都非常穩(wěn)定的化合物半導(dǎo)體，對(duì)于功率元器件來(lái)說(shuō)的重要參數(shù)都非常優(yōu)異。作為元件，具有優(yōu)于Si半導(dǎo)體的低阻值，可以高速工作，高溫工作，能夠大幅度削減從電力傳輸?shù)綄?shí)際設(shè)備的各種功率轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損耗。

SiC半導(dǎo)體的功率元器件SiC-SBD(肖特基勢(shì)壘二極管)和SiC-MOSFET已于2010年*1量產(chǎn)出貨，SiC的MOSFET和SBD的“全SiC”功率模塊也于2012年*1實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。此時(shí)，第二代元器件也已量產(chǎn)，發(fā)展速度很快?！?*1：ROHM在日本國(guó)內(nèi)或世界實(shí)現(xiàn)首家量產(chǎn))

最初的章節(jié)將面向還沒(méi)有熟悉SiC的工程師、以SiC的物理特性和優(yōu)點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行解說(shuō)。后續(xù)，將針對(duì)SiC-SBD和SiC-MOSFET，穿插與Si元器件的比較對(duì)其特性和使用方法的不同等進(jìn)行解說(shuō)，并介紹幾個(gè)采用事例。

全SiC模塊是作為電源段被優(yōu)化的模塊，具有很多優(yōu)點(diǎn)。將在其特征的基礎(chǔ)上，對(duì)其在實(shí)際應(yīng)用中的具體活用要點(diǎn)進(jìn)行解說(shuō)。由于SiC功率元器件在節(jié)能和小型化方面非常有效，因此，希望在這里能加深對(duì)元器件的了解，以幫助大家更得心應(yīng)手地使用它。

SiC功率元器件具有優(yōu)于Si功率元器件的更高耐壓、更低導(dǎo)通電阻、可更高速工作,且可在更高溫條件下工作。接下來(lái)將針對(duì)SiC的開(kāi)發(fā)背景和具體優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行介紹。

SiC功率元器件的開(kāi)發(fā)背景

之前談到，通過(guò)將SiC應(yīng)用到功率元器件上，實(shí)現(xiàn)以往Si功率元器件無(wú)法實(shí)現(xiàn)的低損耗功率轉(zhuǎn)換。不難發(fā)現(xiàn)這是SiC使用到功率元器件上的一大理由。其背景是為了促進(jìn)解決全球節(jié)能課題。

以低功率DC/DC轉(zhuǎn)換器為例，隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，超過(guò)90 %的轉(zhuǎn)換效率是很正常的，然而高電壓、大電流的AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率還存在改善空間。眾所周知，以EU為主的相關(guān)節(jié)能指令強(qiáng)烈要求電氣/電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)包括消減待機(jī)功耗在內(nèi)的節(jié)能目標(biāo)。

在這種背景下，削減功率轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的能耗是當(dāng)務(wù)之急。不用說(shuō)，必須將超過(guò)Si極限的物質(zhì)應(yīng)用于功率元器件。

例如，利用SiC功率元器件可以比IGBT的開(kāi)關(guān)損耗降低85%。如該例所示，毫無(wú)疑問(wèn)，SiC功率元器件將成為能源問(wèn)題的一大解決方案。

SiC的優(yōu)點(diǎn)

如前文所述，利用SiC可以大幅度降低能量損耗。當(dāng)然，這是SiC很大的優(yōu)點(diǎn)，接下來(lái)希望再了解一下低阻值、高速工作、高溫工作等SiC的特征所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)與Si的比較來(lái)進(jìn)行介紹?！钡妥柚怠笨梢詥渭兘忉尀闇p少損耗，但阻值相同的話(huà)就可以縮小元件(芯片)的面積。應(yīng)對(duì)大功率時(shí)，有時(shí)會(huì)使用將多個(gè)晶體管和二極管一體化的功率模塊。例如，SiC功率模塊的尺寸可達(dá)到僅為Si的1/10左右。

關(guān)于“高速工作”，通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率，變壓器、線(xiàn)圈、電容器等周邊元件的體積可以更小。實(shí)際上有能做到原有1/10左右的例子。

“高溫工作”是指容許在更高溫度下的工作，可以簡(jiǎn)化散熱器等冷卻機(jī)構(gòu)。

如上所述，可使用SiC來(lái)改進(jìn)效率或應(yīng)對(duì)更大功率。而以現(xiàn)狀的電力情況來(lái)說(shuō)，通過(guò)使用SiC可實(shí)現(xiàn)顯著小型化也是SiC的一大優(yōu)點(diǎn)。不僅直接節(jié)能，與放置場(chǎng)所和運(yùn)輸?shù)乳g接節(jié)能相關(guān)的小型化也是重要課題之一。