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2018.03.08 SiC功率元器件

所谓SiC-MOSFET-SiC-MOSFET的应用实例

所谓SiC-MOSFET

本章将介绍部分SiC-MOSFET的应用实例。其中也包括一些以前的信息和原型级别的内容,总之希望通过这些介绍能帮助大家认识采用SiC-MOSFET的好处以及可实现的新功能。另外,除了SiC-MOSFET,还可以从这里了解SiC-SBD、全SiC模块的应用实例。

SiC-MOSFET应用实例1:移相DC/DC转换器

下面是演示机,是与功率Power Assist Technology Ltd.联合制作的。

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全桥式逆变器部分使用了3种晶体管(Si IGBT、第二代SiC-MOSFET、上一章介绍的第三代沟槽结构SiC-MOSFET),组成相同尺寸的移相DCDC转换器,就是用来比较各产品效率的演示机。

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首先,在SiC-MOSFET的组成中,发挥了开关性能的优势实现了Si IGBT很难实现的100kHz高频工作和功率提升。另外,第二代(2G)SiC-MOSFET中,由2个晶体管并联组成了1个开关,但由于第三代(3G)SiC-MOSFET导通电阻更低,晶体管数得以从8个减少到4个。关于效率,采用第三代(3G)SiC-MOSFET时的结果最理想,无论哪种SiC-MOSFET的效率均超过Si IGBT。

SiC-MOSFET应用实例2:脉冲电源

脉冲电源是在短时间内瞬时供电的系统,应用例有气体激光器、加速器、X射线、等离子电源等。作为现有的解决方案有晶闸管等真空管和Si开关,但市场需要更高耐压更高速的开关。针对这种市场需求,利用SiC的高耐压和高速性能,实现了超高电压高速开关。从高速性的角度看这是Si IGBT很难实现的。下例是与福岛SiC应用技研株式会社、株式会社京都New-Tronics、国立研究开发法人科学技术振兴机构合作开发,在CEATEC 2014、TECHNO-FRONTIER2015展出的产品。

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・超高压脉冲电源

  • 特征
  • ・超高耐压伪N通道
    SiC MOSFET
  • ・低导通电阻
    (以往产品的1/100以下)
  • ・高重复频率
  • 应用例
  • ・荷电粒子加速器
  • ・医疗用设备电源
  • ・等离子发生器等
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・1~10kV随机脉冲发生器:13.2kV SiC开关
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关键要点:

・通过SiC-MOSFET的应用实例,思考SiC-MOSFET的有效性。

SiC(碳化硅)功率元器件的理解和活用事例