Weitere Fortschritte bei Power-MOSFETs in Siliziumkarbid

摘要

Entwickler können jetzt auf SiC-Power-MOSFET zugreifen, die in den wesentlichen Merkmalen weiter verbessert wurden. Ihre Eigenschaften werden hier skizziert und den GaN-Bauteilen gegenübergestellt. Hauptsächlich geht der Artikel detailliert auf die Maßnahmen ein, die zu den verbesserten Eigenschaften der 1200-V-SiC-MOSFETs von Microsemi führten, die jetzt mit einem R_(DS(on)) von 80 mΩ für 40 A bzw. 50 mΩ für 50 A Nennstrom angeboten werden. Der Hauptvorteil der Siliziumkarbid-Halbleiter (SiC) liegt im Vergleich zu reinen Silizium- (Si) oder Galliumarsenid-Halblei-tern (GaAs) in ihrem größeren Abstand zwischen Valenzband und Leitungsband. Während GaAs einen Bandabstand von 1,43 eV und Si einen von 1,12 eV hat, bietet die Kristallstruktur von SiC einen mehr als doppelt so großen Abstand von 3,2 eV. Einen noch größeren Bandabstand hat GaN mit 3,4 eV. Der größere Bandabstand lässt höhere Betriebstemperaturen zu, außerdem ist das Schaltverhalten unabhängig von der Tempe- ratur. Gegenüber Si-Leistungs-MOSFETs, aber auch gegenüber IGBTs und ESBTs, haben die SiC-MOSFETs interessante Vorteile: Als unipolare Halbleiter sind sie durch eine wesentlich geringere Gate-Kapazität sowie Gate-Ladung charakterisiert und besitzen dadurch geringste Schaltverluste.