2 SiC 和 IGBT 特性

盡管 IGBT 和 SiC FET 都用于高壓、大功率系統(tǒng)，但它們?cè)陔妷?電流特性本質(zhì)上有所不同，從而導(dǎo)致它們?cè)谶^(guò)壓和短路保護(hù)時(shí)序以及關(guān)斷能量上存在差異。

圖 2-1 展示了 Si IGBT 和 SiC FET 的工作區(qū)域。對(duì)于 IGBT，在較低的集電極-發(fā)射極電壓 (V_CE) 下，器件處于其線性區(qū)域，集電極電流 (I_C) 隨著 V_CE 的增加而增加。IGBT 具有飽和 V_CE 電壓，在超過(guò) V_CE 飽和點(diǎn)后，它會(huì)在活動(dòng)區(qū)域中運(yùn)行，這意味著隨著 V_CE 增加，電流保持相對(duì)平穩(wěn)。該飽和 V_CE 電壓通常用于確定短路保護(hù)何時(shí)開始啟用，而對(duì)應(yīng)的 I_C 為短路閾值電流(I_SC)。由于 IGBT 短路期間只有 V_CE 增加而 Ic 保持穩(wěn)定，功率耗散增加相對(duì)緩慢，因此 IGBT 通?？梢猿惺芨L(zhǎng)時(shí)間的短路事件（約 10μs）。

另一方面，SiC 通常在線性區(qū)域工作。當(dāng)發(fā)生短路事件時(shí)，漏源電壓 (V_DS) 和漏極電流 (I_D) 會(huì)同時(shí)增加，導(dǎo)致功率耗散更快地上升。由于這種工作模式，時(shí)序控制顯得更加關(guān)鍵。SiC 通常只能承受短暫的短路事件（通常為 2μs 至 3μs），隨后電源開關(guān)開始擊穿。

因此，選擇正確的短路保護(hù)機(jī)制以及合適的保護(hù)電壓 (V_CE/V_DS) 和負(fù)載電流 (I_C/I_D) 閾值至關(guān)重要，這樣才能在發(fā)生短路事件時(shí)安全高效地關(guān)斷器件。