SiC功率元件｜FAQ
SiC FAQ
2020.01.01
- SiC-MOSFET並聯連接時，有哪些注意事項？
- SiC-MOSFET串聯時，有哪些注意事項？
- SiC產品中，為什麼離散元件產品與模組產品的汲極－源極額定電流不同？
- SiC-MOSFET並聯時，最佳的外接閘極電阻值是多少？
- 針對SiC-MOSFET、模組產品的閘極驅動電路，有推薦的電路接合面構或電路參數嗎？
- SiC產品驅動時，閘極訊號為什麼有過沖或下沖？
- 使用SiC產品時，抑制閘極訊號過沖和下沖的方法有哪些？
- 第2世代平面型SiC-MOSFET產品的閘極驅動電壓，如果偏離推薦值（ON時+22Ｖ～+18Ｖ，OFF時-3V～-6V）會怎麼樣？
- SiC-MOSFET、SiC模組產品的閘極驅動電壓需要負偏壓嗎？
- SiC-MOSFET、SiC模組產品的閘極驅動訊號的額定電感值是多少？
- SiC-MOSFET的內部閘極電阻為什麼比Si-MOSFET大？
- 為什麼SiC-MOSFET體二極體的恢復電流比Si-MOSFET小得多？
- 為什麼SiC-MOSFET體二極體的恢復時間比Si-MOSFET短得多？
- 為什麼SiC-MOSFET體二極體的正向電壓較高？
- 平面型與溝槽型SiC-MOSFET的優缺點分別是什麼？
- 內建SiC-SBD的SiC-MOSFET技術規格書中記載的二極體規格是體二極體的還是SiC-SBD的？
- 開關損耗的計算公式是？
- SiC-MOSFET產品的擊穿電壓規格有溫度條件嗎？
- SiC-MOSFET產品的雪崩耐量是多少？
- 用金屬彈簧壓住SiC-MOSFET和SiC-SBD產品的樹脂封裝部分時，絕緣阻值會減小嗎？
- 有SiC模組評估用的工具嗎？
- SiC產品的SPICE模型中，包括佈線電感和寄生電容嗎？
- SiC產品用的SPICE模型的工作環境是？
- SiC產品用的SPICE模型的等級有哪些？
- 通過SiC模組用的Spice模型設置的閘極、漏極、源極的寄生電抗值是多少？
- SiC模組產品保管時，需要作引腳間短路處理嗎？
- 在SiC模組上固定閘極驅動電路板時，有推薦的螺絲和規定力矩嗎？
- SiC模組的輸出引腳3、4是作短路連接更好嗎？即使不在外部短路，也可從某一個引腳輸出額定電流嗎？
- 將SiC-MOSFET和SiC-SBD的封裝安裝到散熱板時，有推薦螺絲和規定力矩嗎？
- SiC-MOSFET和SiC-SBD封裝底部的金屬與其他引腳絕緣嗎？
- SiC模組底部的金屬與其他引腳絕緣嗎？
- 據說SiC可高溫工作，為什麼ROHM的SiC產品的Tj只到175℃？
- SiC-SBD的技術規格書中沒有反向恢復損耗Err專案，怎樣估算比較好？
- SiC-SBD的技術規格書中沒有反向恢復時間的電流依賴性曲線圖表，怎樣估算比較好？
- 在Si-MOSFET的SPICE模型正常運行的電路中應用SiC-MOSFET模型時，出現“Time Step Too Small”錯誤並停止運行。
- 針對模擬電路的“Time Step Too Small”錯誤，對各節點連接電阻也無法解決。
- 通過SiC-MOSFET的SPICE模型定義的閘極電阻值與技術規格書中的不同，哪個是正確的？
- 讀取SiC元件的SPICE模型時出現語法錯誤。
- 是否有推出額定電壓650V、1200V、1700V以外的SiC產品（300V、900V等）的計畫？
- SiC-MOSFET並聯連接時，有哪些注意事項？SiC-MOSFET設計/評估/應用特性/工作
-
- ・如果電源佈線等不均等，將導致電流和晶片溫度失衡。
- ・如果開關時序不對，將產生過電流而損壞。
- ・如果Vgs(on)不夠高，Ron的溫度特性變為負，電流集中到特定晶片，有導致熱失控而損壞的危險。
- SiC-MOSFET串聯時，有哪些注意事項？SiC-MOSFET設計/評估/應用特性/工作
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- ・上端元件的對地絕緣只保證元件的絕緣耐壓。
- ・需要串聯數閘極電壓用浮動電源。
- ・串聯連接時，導通電阻的溫度係數變為正，為防止熱失控，請考慮到產品偏差和充分的電流降額。
- ・通過串聯作為高耐壓單開關使用時，推薦採取並聯大電阻等對策來適當分壓。
- ・如果開關時序不對，將導致耐壓擊穿。
- SiC產品中，為什麼離散元件產品與模組產品的汲極－源極額定電流不同？所有SiC產品規格/標準/認證
- 因為使用溫度條件不同。
模組：接合面溫度（Tj)150℃,外殼溫度(Tc)60℃
MOSFET：接合面溫度（Tj)175℃,外殼溫度(Tc)25℃ - SiC-MOSFET並聯時，最佳的外接閘極電阻值是多少？SiC-MOSFET設計/評估/應用特性/工作
- 如果閘極訊號佈線長度均等，為1～3Ω左右。請將電阻連接到各相應的MOSFET，並調整閘極訊號的時序。 另外，佈線長度顯著不同時，可插入稍大(10Ω左右)阻值來調整開關的時序。
- 針對SiC-MOSFET、模組產品的閘極驅動電路，有推薦的電路接合面構或電路參數嗎？所有SiC產品SiC-MOSFET全SiC模組設計/評估/應用
- 有閘極驅動電路的參考電路板。（設想直接安裝於SiC模組產品的驅動板）。
當並聯連接SiC-MOSFET時，請將外接閘極電阻連接於各相應的MOSFET，並取得閘極訊號的平衡。 - SiC產品驅動時，閘極訊號為什麼有過沖或下沖？所有SiC產品特性/工作
- 可能是因為受PCB板寄生電容或寄生電感等影響而產生LC諧振。請確認以下項目。
- ①閘極驅動電路中的外接閘極電阻
- ②閘極驅動電路的輸出電容
- ③閘極驅動電路佈線的寄生電感
- ④SiC-MOSFET的閘極電容
- ⑤SiC-MOSFET的內部閘極電阻 等
如果電阻都很小，則過沖/下沖的峰值大，且聲響的衰減時間長。
另外，如果電容大，則峰值變小，但開關速度變慢。
如果電感大，則峰值變大。 - 使用SiC產品時，抑制閘極訊號過沖和下沖的方法有哪些？所有SiC產品設計/評估/應用特性/工作
- 受PCB板寄生電容和寄生電感等的影響，可能會發生LC諧振，因此請確認以下項目。
- ①增大閘極驅動電路中的外接閘極電阻。
- ②減小閘極驅動電路的輸出電容。
- ③減小閘極驅動電路佈線的寄生電感。
如果電阻小，則過沖/下沖的峰值大，且聲響的衰減時間長。如果電容大，則開關速度變慢。請儘量減小電感。
- 第2世代平面型SiC-MOSFET產品的閘極驅動電壓，如果偏離推薦值（ON時+22Ｖ～+18Ｖ，OFF時-3V～-6V）會怎麼樣？SiC-MOSFET規格/標準/認證特性/工作設計/評估/應用
- 當ON時的驅動閘極電壓低於15V時將無法充分導通，達到14V以下時導通電阻的溫度特性將從正變為負。
這樣，可能有在高溫條件下導通電阻下降、從而導致熱失控的危險性，因此請務必施加15V以上的電壓。
TZDB有40V以上，故無需擔心閘極擊穿，但如果持續施加超過額定(-6V/+22V)的DC電壓，則受存在於閘極氧化層介面的陷阱影響，閾值將逐漸波動。
如果是瞬間突波電壓(300nsec以內)，則閾值電壓波動的影響較小，所以只要在-10V～+26V的範圍內是可以接受的。 - SiC-MOSFET、SiC模組產品的閘極驅動電壓需要負偏壓嗎？所有SiC產品設計/評估/應用特性/工作
- 在FET OFF狀態下，漏極電位上升時，由於閘極-漏極間電容的AC耦合現象，閘極電位可能上升。代表性的應用有串聯的電橋驅動。
為防止誤導通導致的短路損壞，推薦使用負偏壓。
增加閘極-漏極間的電容也能抑制閘極電位上升。
另外，通過在閘極－漏極間連接米勒鉗位MOSFET徹底短路，可防止閘極電位上升。
還有，米勒鉗位MOSFET的驅動請注意雜訊引發的誤動作。 - SiC-MOSFET、SiC模組產品的閘極驅動訊號的額定電感值是多少？所有SiC產品設計/評估/應用
- 不提供具體的指導方案。
受從元件的閘極引腳到閘極驅動電路的旁路電容引腳這段佈線長度的影響最大。也需要考慮從元件的源極引腳到PCB板上的接地圖案的佈線電感值。 - SiC-MOSFET的內部閘極電阻為什麼比Si-MOSFET大？SiC-MOSFET特性/工作
- Rg與晶片尺寸成反比，因此晶片尺寸較小的SiC的Rg較大。
另外閘極電極材料使用了薄膜電阻阻值高的產品。
閘極驅動電路的外接閘極電阻為0Ω也沒問題，但請考慮到驅動器的電流容量和突波等。 - 為什麼SiC-MOSFET體二極體的恢復電流比Si-MOSFET小得多？SiC-MOSFET特性/工作
- 雖然SiC-MOSFET的體二極體為pn接合面形式，但少數載子壽命短，基本沒有少數載子的積聚效應，因此呈現出與SBD同等的超高速恢復性能（幾十ns)。
- 為什麼SiC-MOSFET體二極體的恢復時間比Si-MOSFET短得多？SiC-MOSFET特性/工作
- 雖然SiC-MOSFET的體二極體為pn接合面形式，但少數載子的壽命短，基本沒有少數載子的積蓄效應，因此呈現出與SBD同等的超高速恢復性能（幾十ns)，恢復時間與SBD一樣不依賴于正向注入電流，為固定值。（dI/dt固定的條件下）。
- 為什麼SiC-MOSFET體二極體的正向電壓較高？SiC-MOSFET特性/工作
- SiC的能隙是Si的3倍左右，因此pn二極體的上升電壓較高，為3V左右，故正向下降電壓較高。 另外少數載子壽命短，基本沒有積蓄效應，因此二極體的導通電阻不下降也是原因之一。 但橋式電路等因在換流時進入閘極導通訊號從而可反向導通，所以實際上的固定損耗不成什麼問題。
- 平面型與溝槽型SiC-MOSFET的優缺點分別是什麼？SiC-MOSFET特性/工作
- 溝槽型的優點是
- ①導通電阻小
- ②寄生電容小
- ③開關性能優異 等
缺點是導通電阻小，故短路耐受能力差。
- 內建SiC-SBD的SiC-MOSFET技術規格書中記載的二極體規格是體二極體的還是SiC-SBD的？SiC-MOSFET規格/標準/認證特性/工作
- 內部連接，不能從外部區分特性。
但是，SiC-SBD的VF較小，在正常使用範圍下，正向電流僅流過SiC-SBD，因此If-Vf特性和反向恢復特性基本上是SiC-SBD的特性。 - 開關損耗的計算公式是？SiC-MOSFET設計/評估/應用
- 以漏極-源極電壓和漏極電流的下限值為基準，在以下期間對兩者的乘積進行積分。
開啟時：（開始）漏極電流的上升開始點 （接合面束）漏極－源極電壓的下降接合面束點
關斷時：（開始）漏極－源極電壓的上升開始點 （接合面束）漏極電流的下降接合面束點 - SiC-MOSFET產品的擊穿電壓規格有溫度條件嗎？SiC-MOSFET規格/標準/認證特性/工作
- 常溫Ta=25℃。
高溫狀態下，漏電流和擊穿電壓略有增加。 - SiC-MOSFET產品的雪崩耐量是多少？SiC-MOSFET規格/標準/認證特性/工作
- 未實施全數測量，因此目前尚未保證崩潰電壓耐量，不過1200V 80mΩ產品大概是1.2J左右的值。
- 用金屬彈簧壓住SiC-MOSFET和SiC-SBD產品的樹脂封裝部分時，絕緣阻值會減小嗎？SiC-MOSFETSiC-SBD（蕭特基二極體） 特性/工作
- 外露的金屬部分（封裝底部散熱部以及切口的金屬外露部）與漏極電位相同。
因此，封裝表面（有標印的面）接觸金屬板時，可能導致爬電距離不足。
請確認符合使用環境的爬電距離規格。 - 有SiC模組評估用的工具嗎？全SiC模組設計/評估/應用
- 可提供以下工具。
- ・閘極驅動電路參考板（BW9499H/BP59A8H）
- ・緩衝電容模組（EVSM1D72J2-145MH16/26)
- ・損耗模擬器
- SiC產品的SPICE模型中，包括佈線電感和寄生電容嗎？所有SiC產品設計/評估/應用
- 是基於特性測量接合面果生成模型的，因此基本上包括在內。
但即使等效定義，也不反映實際的寄生成分。 - SiC產品用的SPICE模型的工作環境是？所有SiC產品設計/評估/應用
- 已確認的工作環境為“Pspice”類軟體
①SIMetrix
②Ltspice
③OrCAD 等。
“HSpice”類軟體不支援雙曲線函數，因此有時可能不工作。 - SiC產品用的SPICE模型的等級有哪些？所有SiC產品設計/評估/應用
- 只有“Behaviour model”。
基於矽元件工作原理的函數群，在SiC元件中不能使用。 - 通過SiC模組用的Spice模型設置的閘極、漏極、源極的寄生電抗值是多少？全SiC模組設計/評估/應用
- 這些值符合實際特性，並非根據接合面構要素推導出來的值。以下請作為參考。
Gate:無
Source:L=1.75ｎH和R=1Ω並聯
Drain:無 - SiC模組產品保管時，需要作引腳間短路處理嗎？全SiC模組設計/評估/應用
- 推薦作短路處理。
但是如果已採取防導電或防帶電措施，則不需要。 - 在SiC模組上固定閘極驅動電路板時，有推薦的螺絲和規定力矩嗎？全SiC模組規格/標準/認證一般/其他
- 電路板的安裝建議使用樹脂專用B牙或P牙的公稱直徑2.6、間距0.9的自攻螺絲。
擰緊力矩大致為60 ～ 80cNm。
請在與閘極引腳等焊接前擰緊。 - SiC模組的輸出引腳3、4是作短路連接更好嗎？
即使不在外部短路，也可從某一個引腳輸出額定電流嗎？全SiC模組規格/標準/認證 - 引腳3、4均可單獨流過額定電流。
但上臂和下臂的電感不是完全對稱，因此有時考慮到平衡，連接兩引腳進行佈線比較好。
布線電阻也會降低。 - 將SiC-MOSFET和SiC-SBD的封裝安裝到散熱板時，有推薦螺絲和規定力矩嗎？SiC-MOSFETSiC-SBD（蕭特基二極體） 規格/標準/認證
- 對離散元件封裝的螺絲沒有特別推薦，但請勿使用碟形螺絲，因為會產生異常應力。
擰緊力矩為49Nm ～ 68.6Nm。
使用自攻螺絲時請注意不要超過力矩上限。
請在焊接引腳前轉緊螺絲。 - SiC-MOSFET和SiC-SBD封裝底部的金屬與其他引腳絕緣嗎？SiC-MOSFETSiC-SBD（蕭特基二極體） 規格/標準/認證
- 底部的金屬裸露部，MOSFET是與漏極連接的，SBD是與陰極連接的。請適當考慮對地絕緣等。
- SiC模組底部的金屬與其他引腳絕緣嗎？全SiC模組規格/標準/認證
- 底部金屬及安裝孔的墊圈與其他引腳間是絕緣的。技術規格書中提供了絕緣耐壓。
- 據說SiC可高溫工作，為什麼ROHM的SiC產品的Tj只到175℃？所有SiC產品規格/標準/認證
- 受限於封裝使用的封止樹脂材料、以及焊料等金屬接合材料本身的耐熱性能。
另外由於存在與SiC元件的接合可靠性問題，在溫度循環試驗和功率循環試驗中，高溫規格不能再提高。 - SiC-SBD的技術規格書中沒有反向恢復損耗Err專案，怎樣估算比較好？SiC-SBD（蕭特基二極體） 規格/標準/認證特性/工作
- SBD由於沒有載子積蓄效應而沒有反向恢復現象。
但是具有寄生電容，因此以充放電的形式產生開關損耗。
例如，使SCS240AE2C以250kHz400V工作時，估算如下：
fQV = 250kHz x (31nC x 2) x 400V = 6.2W
電流無關。 - SiC-SBD的技術規格書中沒有反向恢復時間的電流依賴性曲線圖表，怎樣估算比較好？SiC-SBD（蕭特基二極體） 規格/標準/認證特性/工作
- 表中的“開關時間(tc)”為反向恢復時間。SBD的反向恢復時間由於幾乎沒有電流和溫度依賴性，因此在技術規格書中沒有提供圖表。
- 在Si-MOSFET的SPICE模型正常運行的電路中應用SiC-MOSFET模型時，出現“Time Step Too Small”錯誤並停止運行。SiC-MOSFET設計/評估/應用
- “Time Step Too Small”是因計算不收斂而產生的。要改善收斂，有一種眾所周知的方法是將浮動節點以1MΩ左右接地。請試著在DS間或DG間外插。
- 針對模擬電路的“Time Step Too Small”錯誤，對各節點連接電阻也無法解決。SiC-MOSFET設計/評估/應用
- 在模擬條件中，可能未設置最大時間間隔。
SiC元件模型在內部多用指數函數，因此時間間隔太大的話可能會導致收斂變差。 - 通過SiC-MOSFET的SPICE模型定義的閘極電阻值與技術規格書中的不同，哪個是正確的？SiC-MOSFET設計/評估/應用
- ROHM的SiC元件的SPICE模型，通過多種函數調適實際的元件特性，
並由電壓控制電流源等組成以再現實際特性。並未使用預載於模擬器中的MOSFET模型，
其定義的閘極電阻與實際值不同。技術規格書上的值更接近實際值。 - 讀取SiC元件的SPICE模型時出現語法錯誤。SiC-MOSFET設計/評估/應用
- 有些模擬器有時不支援雙曲函數或其反函數。
模型內部有數行“.FUNC”，在其前追加新定義的TANH及ASINH語句，或許可以修復。
但是，用對數函數替換ASINH時，請注意不要將自然對數與常用對數混淆。 自然對數的說明請參考模擬器的說明書。 - 是否有推出額定電壓650V、1200V、1700V以外的SiC產品（300V、900V等）的計畫？所有SiC產品規格/標準/認證一般/其他
- 目前還沒有。
【下載資料】電源設計的技術資料
提供技術資料和選擇指南等資料下載