图 2:不同工况测试下 MOSFET-SiC 和 IGBT-Si 功耗对比
资 料 来 源 :《 Benefits of new CoolSiCTM MOSFET in
HybridPACKTM Drive package for electrical drive train
applications》( Waldemar Jakobi etc.),中信证券研究部
图 3:不同工况测试下 MOSFET-SiC 和 IGBT-Si 效率对比
资 料 来 源 :《 Benefits of new CoolSiCTM MOSFET in
HybridPACKTM Drive package for electrical drive train
applications》( Waldemar Jakobi etc.),中信证券研究部
综合来看,三代材料的物理特性优势较为明显,在高压、高频、高温等应用领域,存
在较大的替代优势。
▍ SiC 与功率器件加速结合,全球厂商持续入局
SiC 与功率器件:从二极管、晶体管到模块
SiC 与功率器件主要的结合方式,包括二极管、晶体管和模块(混合模块)三大类。
(一)SiC 功率二极管:主要包括肖特基二极管(SBD)、 PIN 二极管、结势垒控制肖
特基二极管(JBS)三种类型。SiC-SBD 的出现,帮助 SBD 的应用电压范围,从 250V
提高到 1200V。在 3kV 以上的整流器应用领域,SiC-PiN 和 SiC-JBS 较 Si 基整流器具有
更高的击穿电压、更快的开关速度、更小的体积和更轻的重量,实际应用正不断增加。
(二)SiC 晶体管:主要包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极型
晶体管(BJT)、结型场效应晶体管(JFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和门极可关
断晶闸管(GTO)等,目前在车用领域,SiC-MOSFET 已经在部分车型中开始商业化应
用。
总体来看,SiC JBS 二极管和 MOSFET 晶体管由于其性能优越,成为目前应用最广
泛、产业化成熟度最高的 SiC 功率器件。
(三)SiC(混合)模块:随着由 Si-IGBT 芯片和 Si-FWD 芯片组成的 IGBT 模块在
追求低耗的道路上走向理论极限,而具有耐热性和耐高压击穿能力的 SiC 器件成本仍较高,
混合型 SiC 模块(Si-IGBT+SiC-SBD)被认为是综合器件性能和材料成本的折衷优化选择。
为进一步提升 SiC 功率器件的电流容量,通常采用模块封装的方法把多个芯片进行并联集
成封装。SiC 功率模块率先从由 IGBT-Si 基芯片和 SiC JBS 二极管芯片组成的混合功率模
块产品发展而来。