博世于2019年10月在德國正式宣布其開始碳化硅相關業務。功率碳化硅半導體生產基地位于德國羅伊特林根。

博世碳化硅MOSFET以封裝或裸片形式提供。博世碳化硅為客戶提供多種封裝選擇，新開發的TO263-7（D2-PAK-7）封裝主要用于表面貼裝（SMT），而成熟且廣泛使用的TO247-4設計是通孔技術的合適選擇，D2-PAK-7封裝的特點是背面觸點和連接器引腳之間的爬電距離增加（圖1），因此，客戶無需滿足特殊的CTI要求即可實現高壓應用。）

開爾文源——減少開關損耗，驅動更穩定

在這兩種封裝中，開爾文源均直接連接至引腳（圖2）。該引腳用作控制電壓的參考，并有助于消除源電感對開關速度的影響，否則會導致電壓失調（VL）。

圖2：使用開爾文源降低了源電感對開關速度的影響 （來源：博世）

開爾文封裝引腳屬于專用源極連接引腳，可以用作柵極驅動電壓的基準電位，通過消除源極電感導致的電壓降的影響，進一步降低開關損耗。

博世雙通道溝槽技術

博世專門開發的雙通道溝槽技術可確保更高的效率（圖3）。該技術可實現MOSFET的低電阻設計以及小于1 Ohm的低內部柵極電阻。這允許負載電流的急速上升（di/dt），進而，開關損耗的降低、開關頻率更高。

圖3：博世獨創的雙通道溝槽技術 （來源：博世）

但是，快速切換也會產生副作用。迅速開關會在導通和關斷切換過程中引起不可避免的寄生電感和電容振蕩，由此產生的功率和電壓峰值會使電路的組件過載。每個碳化硅MOSFET其內部電容和電感都參與在其中。為了改進，我們在柵極線上增加一個外部電阻可以在開關速度和電容振蕩趨勢之間進行折衷（圖4和5）。

圖4：針對汽車逆變器應用進行了優化的1200V導通。

測量條件：

溫度：25°C，VGS(on): 18V, VGS(off): -5V, RGate ext: 13Ohm, ID: 160A, UBatt: 850V（來源：博世）

圖5：針對汽車逆變器應用進行了優化的1200V關斷。測量條件：

溫度：25°C，VGS（on）：18V，VGS（off）：-5V，RGate ext：13Ohm，ID：160A，UBatt：850V （來源：博世）

博世碳化硅助力車規應用的穩定表現

優化的設計和高質量的柵極氧化物可實現從-5V至+18V的寬柵極控制電壓范圍，甚至對于從-11V至+25V的短脈沖也是如此。該柵極電壓范圍與高電壓組合柵極閾值電壓為3.5V，可實現非常好的安全距離，以防止意外接通。

米勒系數也已進行了優化，典型值為1，可將輸出到門的反饋降至最低。即使在漏極連接處具有高電壓梯度（dV/dt），也可以確保可靠的切換。

對于車輛中的功率器件，在任何情況下都能安全駕駛至關重要。與驅電路一起工作時，這就要求電源開關能夠承受負載側的短路，通常持續3μs，不會造成損壞。這個時間可以保護電路檢測到短路并觸發負載電流切斷。短路時間的進一步增加將導致導通電阻（RDSon）的增加，從而導致功率損失。博世碳化硅MOSFET經過優化，可同時保持3μs的持續時間和最佳RDSon（圖6）。

圖6：TO247-3L中SiC-MOSFET的短路測量

測量條件：溫度：25°C，VGS（on）：15V，VGS（off）：-5V，RGext：6,2 Ohm，VBatt：800V （來源：博世）

原文標題：關于博世碳化硅功率器件的幾個常識，你可能還不知道！

文章出處：【微信公眾號：博世汽車電子事業部】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。

責任編輯：haq