與IGBT的區別

上一章針對與Si-MOSFET的區別，介紹了關於SiC-MOSFET驅動方法的兩個關鍵要點。本章將針對與IGBT的區別進行介紹。

與IGBT的區別：Vd-Id特性

Vd-Id特性是電晶體最基本的特性之一。下面是25℃和150℃時的Vd-Id特性。

請看25℃時的特性圖表。SiC及Si MOSFET的Id相對Vd（Vds）呈線性增加，但由於IGBT有上升電壓，因此在低電流範圍MOSFET元件的Vds更低（對於IGBT來說是集極極電流、集極極-射極極間電壓）。不言而喻，Vd-Id特性也是導通電阻特性。根據歐姆定律，相對Id，Vd越低導通電阻越小，特性曲線的斜率越陡，導通電阻越低。

IGBT的低Vd（或低Id）範圍（在本例中是Vd到1V左右的範圍），在IGBT中是可忽略不計的範圍。這在高電壓大電流應用中不會構成問題，但當用電裝置的功率需求從低功率到高功率範圍較寬時，低功率範圍的效率並不高。

相比之下，SiC MOSFET可在更寬的範圍內保持低導通電阻。

此外，可以看到，與150℃時的Si MOSFET特性相比，SiC、Si-MOSFET的特性曲線斜率均放緩，因而導通電阻增加。但是，SiC-MOSFET在25℃時的變動很小，在25℃環境下特性相近的產品，差距變大，溫度增高時SiC MOSFET的導通電阻變化較小。

與IGBT的區別：關斷損耗特性

前面多次提到過，SiC功率元件的開關特性優異，可處理大功率並高速開關。在此具體就與IGBT開關損耗特性的區別進行說明。

眾所周知，當IGBT的開關OFF時，會流過元件結構引起的尾（tail）電流，因此開關損耗增加是IGBT的基本特性。

比較開關OFF時的波形可以看到，SiC-MOSFET原理上不流過尾電流，因此相應的開關損耗非常小。在本例中，SiC-MOSFET＋SBD（蕭特基二極體）的組合與IGBT＋FRD（快速恢復二極體）的關斷損耗Eoff相比，降低了88%。

還有重要的一點是IGBT的尾電流隨溫度升高而增加。順便提一下，SiC-MOSFET的高速驅動需要適當調整外接的閘極電阻Rg。這在前文“與Si-MOSFET的區別”中也提到過。

與IGBT的區別：導通損耗特性

接下來看開關導通時的損耗。

IGBT在開關導通時，流過Ic（藍色曲線）用紅色虛線圈起來部分的電流。這多半是二極體的恢復電流帶來的，是開關導通時的一大損耗。請記住：在並聯使用SiC-SBC時，加上恢復特性的快速性，MOSFET開關導通時的損耗減少；FRD成對時的開關導通損耗與IGBT的尾電流一樣隨溫度升高而增加。

總之，關於開關損耗特性可以明確的是：SiC-MOSFET優於IGBT。

另外，這裡提供的資料是在ROHM試驗環境下的結果。驅動電路等條件不同，結果也可能不同。