CoolSiC™技术细节

无与伦比的可靠性和质量

我们的总体目标是结合低RDS(上) 碳化硅mosfet提供的栅驱动模式,器件在安全的氧化物场强条件下工作. 因此, 他们决定将重点放在从具有高缺陷密度的平面表面向更有利的表面取向移动的沟槽基器件上. 后者能在低氧化场下产生低通道电阻. 这些边界条件是传递硅功率半导体世界中建立的质量保证方法的基线,以保证工业甚至汽车应用中预期的FIT率.

与Si器件(MV而不是kV)相比,SiC器件在阻塞模式下工作在高得多的漏极诱导电场下。. 因此, 在开关状态下,氧化物中的高电场可能会加速材料的磨损. 对于非稳态,采用深p区保护, 对于开启状态,使用厚氧化物是为了绕过薄氧化物屏蔽剩余外部氧化物缺陷的限制.

CoolSiC™MOSFET

CoolSiC™MOSFET沟槽概念是优化的操作体二极管. 嵌入到p+区域的沟槽底部增强了体二极管区域.

CoolSiC™MOSFET电池设计是为了限制栅氧化物在通态和关态下的电场,以保持可靠性. 另外, 对于1200v型,低导通电阻, 稳定和可再生,即使在大规模生产, 实现. 在仅VGS= 15 V的驱动电压水平下,结合足够高的典型的门源-阈值电压4.5v,是碳化硅晶体管领域的标杆.

关于CoolSiC™MOSFET的更多信息

CoolSiC™是沟槽SiC MOSFET技术先驱的代名词. 英飞凌再次表明,我们将继续努力追求创新和技术领先地位——同样是在WBG的舞台上. 我们提供的服务和方式让我们与众不同.

CoolSiC™MOSFET在开关行为和总损耗方面具有卓越的性能. 其中一个亮点是有可能用零栅偏置关闭设备, 这使得CoolSiC™晶体管概念是目前市场上唯一真正的“正常关闭”设备.

 

 

 

 

 

 

此外,优越的栅极氧化物的可靠性和稳定性, 与目前可用的SiC mosfet相比,健壮的体二极管是CoolSiC™mosfet的关键特征.    

硬开关拓扑 软开关拓扑
  • 在快速切换速度下,最小的切换损耗
  • 由于对寄生接通效应(低过/欠电压)的鲁棒性,易于设计
  • 短路额定值3µs(与e相关).g. 伺服驱动器)
 
  • 最低的开关损耗和易于设计
  • 0v关断可以应用,紧急e.g.对于具有SJ mosfet设计经验的LLC和ZVS设计师(e.g.,英飞凌的CoolMOS™)在0v关断状态下工作

体二极管-组成部分:

与IGBT相比,CoolSiC™等垂直MOSFET器件提供反向模式传导(通过体二极管). 因此,它可以用作自由旋转二极管. 然而,由于SiC的带隙,该二极管的膝部电压相对较高(约3 V)。.

所有CoolSiC™mosfet -要么封装在英飞凌的sic模块或属于英飞凌的sic离散组合-有一个集成体二极管. 不需要额外的肖特基二极管.

该二极管可用于典型的自由旋转功能. 此外,它可以在没有肖特基势垒二极管(SBD)的情况下使用。. 强制使用同步整流(在较短的死区时间后以二极管模式打开通道),以受益于低导通损耗.

CoolSiC™MOSFET体二极管额定硬整流,高度稳健,可承受7x I笔名 10ms浪涌电流. 它被证明是长期稳定的,不漂移超过数据表的限制. 英飞凌确保设备参数- RDS(上) 和VSD -保持在操作寿命的数据表限制内,通过坚持:

  • 优化筛选工艺,降低缺陷密度
  • 100%最终间隙测试(FCT),验证低DPM率

深入了解我们的技术文档


碳化硅沟槽基mosfet是世界朝着节能方向的下一步——代表着功率转换系统的显著改进.

阅读所有关于英飞凌如何控制和确保基于SiC的功率半导体在释放过程中的可靠性,以达到预期的寿命和质量要求.

点击这里可以更好的了解碳化硅相关的可靠性


先进的设计活动主要集中在特定的导通电阻领域,作为给定技术的主要基准参数. 然而, 必须在电阻和开关损耗等主要性能指标和与实际电力电子设计相关的其他方面之间找到合适的平衡, e.g. 足够的可靠性

登录并学习如何为您的应用程序确定最佳设计     


了解碳化硅(SiC)晶体管如何越来越多地用于功率转换器, 对规模有很高的要求, 重量和效率. SiC优异的材料性能使其能够设计出快速开关单极器件,而不是双极IGBT器件. 因此, solutions which have been only possible in the low-voltage world (< 600 V), 现在在更高的电压下也可能吗.

登录并阅读CoolSiC™mosfet如何革命性的功率转换系统


CoolSiC™肖特基二极管

英飞凌是世界上第一家商用碳化硅(SiC)器件供应商. 长期的市场占有率和丰富的经验使英飞凌的产品高度可靠, 行业领先的SiC性能. 碳化硅和硅在材料性能上的差异,限制了实际硅单极二极管(肖特基二极管)的制造范围高达100 V - 150 V, 具有较高的通态电阻和漏电流. 在SiC材料中,肖特基二极管可以达到更高的击穿电压. 英飞凌的碳化硅(SiC)产品系列包括600v、650 V至1200 V肖特基二极管.


CoolSiC™混合设备

基于硅的开关和CoolSiC™肖特基二极管的组合称为“混合解决方案”。.

与硅IGBT解决方案相比,可以降低开关损耗. 此外,还可以实现更高的开关频率和更高的电流处理能力. 将芯片作为独立组件或与功率模块中的硅功率器件结合使用,可以实现最高的功率密度和效率. 特别是碳化硅二极管,使器件能够进一步扩展IGBT技术的能力.

CoolSiC™混合模块 CoolSiC™混合分立器件

在著名的easyypack™中,混合模块有助推器和3级配置. 该产品组合由功率模块组成,其中SiC二极管和IGBT芯片形成了理想的对,在目标应用中利用最佳可用性能, 比如太阳能系统.

配备SiC组件的电源模块数量将逐步与其他部件进行补充, 使用碳化硅二极管和硅晶体管的组合,甚至是基于碳化硅的晶体管, 目前基于CoolSiC™技术. 无论应用程序有多强大, 我们的功率模块SiC组合使设计更加高效, 从包,如EasyPACK™1B/2B到较大的包,如EasyPACK™3B.

CoolSiC™混合离散是两个已建立的组合, 一流的半导体技术:650 V TRENCHSTOP™5 igbt和CoolSiC™肖特基二极管G6. 这种产品的性能与碳化硅开关相似,但价格诱人.  


FIT率和栅极氧化物的可靠性

在碳化硅降低FIT率(量化硬失效)的情况下,必须考虑两个影响因素:

  • 宇宙线效应(与硅器件相同)
  • 栅极氧化物可靠性(由于氧化物场应力)

宇宙线的稳定性通常是通过优化漂移区的电场分布来实现的. 然而, 降低氧化物的FIT率, 需要对电活性缺陷进行有效的筛选. 主要是, 只要器件不包含缺陷相关的杂质,Si和SiC mosfet具有几乎相同的固有氧化物寿命, i.e. 外在的缺陷. SiC mosfet在栅极氧化物中表现出更高的外部缺陷密度, 与Si mosfet形成对比. 与无缺陷的设备相比,有外部缺陷的设备击穿得更早. 为了保证SiC mosfet的栅极氧化物足够的可靠性,挑战是通过电屏蔽的方法来减少受外加剂影响的器件数量. 每个装置都受到一个浇口应力模式的影响-破坏那些具有关键外源性物质的. 作为一个后果, 有效栅极氧化物筛分的关键是标称氧化物厚度,该厚度远高于实现固有寿命目标所需要的厚度, 是什么导致了栅氧化物fit -rate和设备性能之间的平衡.

进一步完善其SiC工艺, 英飞凌在测试电屏蔽SiC mosfet的通电状态氧化物可靠性和由于电场条件导致的SiC功率器件的关断状态氧化物应力方面投入了大量的精力.

今天我们可以说:

  • 由于优化的栅极氧化物厚度,我们的栅极氧化物筛分比竞争的SiC MOSFET制造商更有效.
  • 在使用寿命期内,较低的栅极氧化物故障率和无早期故障,使客户的栅极氧化物质量达到最高.

SILTECTRA™-创新的分裂技术

2018年,英飞凌收购了Startup SILTECTRA™,将创新的基于激光的材料分离技术集成到薄晶片技术能力中. 与普通锯切技术相比,SILTECTRA™COLD SPLIT技术能够以最小的材料损耗拆分碳化硅等晶体材料.

了解更多关于SILTECTRA™COLD SPLIT技术的信息,请点击此处