考慮到SiC MOSFET在高壓應用中與IGBT相比的技術優勢，人們顯然會為新設計選擇寬帶隙組件，尤其是在應用中驅動高功率密度和低損耗的情況下。

無論如何，更廣泛推出的最大障礙是 SiC 與硅相比的成本以及對新技術成熟度的一些擔憂。過去幾年，通過公開討論挑戰和潛在解決方案以實現類似于硅技術的現場可靠性，后一個問題已成功解決。為了應對成本挑戰，關鍵方面是確定伴隨 SiC 實施的系統優勢，這些優勢可以證明更高的成本是合理的。

這些主要是通過利用功率密度方面來發現的（例如，通過更高的開關頻率啟用更小的電感組件，或者由于要消散的損耗更低而更小的散熱器）。突出的例子是太陽能轉換系統、用于伺服驅動的電機驅動逆變器或電動汽車領域的快速充電系統。

幾十年來，工業電機驅動器一直不是 SiC MOSFET 的重點應用，盡管它背后有巨大的市場。它之所以成立，主要是因為對快速開關不感興趣，因此，電機驅動器似乎超出了 SiC 的應用范圍。一些特殊用例除外，例如有源前端或具有濾波輸出的電機驅動器，因為在這些解決方案中，高頻和高 dV/dt 是可能的，并為系統帶來優勢。僅以逆變器和電機之間的正弦輸出濾波器為例，其技術優勢是顯而易見的：電機上沒有 dV/dt 相關的應力，沒有昂貴的屏蔽電纜，也沒有討論所用開關的短路能力. 在硅領域，這些方法并不成功，因為過濾器非常昂貴且體積龐大，假設 IGBT 的開關頻率有限。然而，SiC MOSFET 將帶來新的機遇。

同時，很明顯，即使對于低開關頻率和可比的、低于 10 kV/μs 的常用開關斜率（例如電機驅動器中的開關斜率），也可以看到損耗降低，這主要是由于在部分通態模式下節省了負載或缺少尾電流和 Q rr相關的開通損耗。由于此類應用中的特殊任務配置，伺服電機驅動器成為 SiC MOSFET 初始實施的理想用例（參見圖 1）。根據 SiC MOSFET 的阻性輸出特性，可以證明損耗可以降低 80% 以上。這反過來又實現了創新的冷卻解決方案，例如無風扇驅動器或將電機驅動器直接集成到電機上。這些選項為工業機器人開辟了新的機會，如圖 2 所示，或者允許對非變頻舊電機驅動器進行輕松翻新，以利用這一舉措背后的巨大節能潛力。

圖 1：伺服驅動器的關鍵要求

圖 2：由 SiC MOSFET 和直接逆變器電機集成實現的新型工業機器人設計

SiC MOSFET 的一個特殊應用是電力系統的輔助電源，在直流鏈路上運行。在這些解決方案中，電源通常直接由高壓直流鏈路供電，因此，高壓能力和快速切換是常見的要求。此類電路的硅基解決方案要么價格昂貴且損耗高（如高壓硅 MOSFET），要么在多級設置中實施時非常復雜。由于所需的歐姆額定值也相當高（500 mΩ 至 1 Ω），因此所需的 SiC 芯片尺寸很小。這是 SiC 在組件級別的成本方面能夠勝過硅功率器件的極少數例子之一。

SiC MOSFET 可實現簡單的反激式解決方案。由于低損耗，該組件現在也可以在 SMD 封裝中實現，因此，組裝可以自動化，不再需要笨重的散熱器。最后，通過采用一些柵極驅動條件，系統可以直接在控制器之外運行，不再需要驅動 IC。

為了公平地評估結束，應該包括基于 SiC 的功率器件與 IGBT 相比的一些缺點：

熱性能，由于芯片尺寸非常小，與處理相同功率的硅基解決方案相比，其 R th值要高得多。事實上，盡管總功率損耗明顯小于硅芯片，但損耗功率密度通常要高得多。因此，需要智能熱堆棧。

SiC芯片的功率循環性能，對于相同的芯片貼裝技術而言，與硅相比更小，僅達到功率模塊中硅能力的三分之一左右。主要原因是碳化硅的楊氏模量較高，對背面接頭造成較高的機械應力。

已經討論過的短路耐受時間限制。

一些更進一步但不太重要的方面可能會添加到列表中，例如，需要為 SiC MOSFET 驅動器提供穩定的電源，以固定目標 V GS(on)，這是強制性的，因為 SiC 的跨導較弱.

審核編輯：郭婷