650V混合SiC單管的開關特性

前言背景：

英飛凌最近推出了系列650V混合SiC單管(TO247-3pin和TO-247-4pin)。用最新的650V/SiC/G6/SBD續(xù)流二極管，取代了傳統(tǒng)Si的Rapid1快速續(xù)流二極管，配合650V/TS5的IGBT 芯片(S5/H5)，進一步優(yōu)化了系統(tǒng)效率、性能與成本之間的微妙平衡。

IGBT混搭SiC SBD續(xù)流二極管，在硬換流的場合，至少有兩個主要優(yōu)勢：

沒有Si二極管的反向恢復損耗Erec

降低30%以上IGBT的開通損耗Eon

因此，在中小功率光伏與UPS等領域，IGBT混搭SiC SBD續(xù)流二極管具有較高性價比。

此次，我們將利用英飛凌強大且豐富的器件SPICE模型，同樣在Simetirx的仿真環(huán)境里，測試不同類型的續(xù)流二極管，對IGBT開通特性及Eon的影響。

特別提醒

仿真無法替代實驗，僅供參考。

選取仿真研究對象

IGBT：650V/50A/S5、TO247-4pin(免去發(fā)射極電感對開通的影響)

FWD：650V/30A/50A Rapid1二極管和650V/20A/40A SiC/G6/SBD二極管

Driver IC：1EDI20I12AF驅(qū)動芯片，隔離單通道，適合快速IGBT和SiC驅(qū)動

搭建仿真電路

如下圖1所示，搭建了雙脈沖仿真電路，溫度設為常溫。

驅(qū)動回路

驅(qū)動芯片(1EDI20I12AF)，對下管Q1(IKZ50N65ES5)門級的開關控制，與上管D1續(xù)流二極管進行換流。參照Datasheet的條件，驅(qū)動IC原邊5V供電及5V的控制信號，驅(qū)動IC輸出的驅(qū)動電壓15V/0V給到Q1的門級，驅(qū)動電阻Rgon和Rgoff都設置為23.1Ω，再假設20nH左右的門級PCB走線電感。

主回路部分

設置母線電壓400V，在器件外的上管、下管和母線附近各設置10nH，總共30nH(參照規(guī)格書中的雙脈沖測試條件，Lσ=30nH)。根據(jù)仿真中的驅(qū)動脈沖寬度與開關電流要求，設置雙脈沖的電感參數(shù)。

圖1：雙脈沖仿真電路圖

仿真結(jié)果分析

根據(jù)上述電路，通過選取不同的續(xù)流二極管D1的型號進行仿真，對比觀察Q1的IGBT在開通過程的變化。如圖2和圖3所示，在IGBT的開通過程中，當續(xù)流管D1的型號從650V/50A/Rapid1切換到650V/40A/SiC/G6/SBD后，開通電流Ic的電流尖峰(由D1的反向恢復電荷Qrr形成)，從虛線(50A/Rapid1)的巨大包絡，顯著變?yōu)閷嵕€(40A/SBD)的小電流過沖；同時電壓Vce在第二段的下降速度也明顯加快，使得電流Ic與電壓Vce的交疊區(qū)域變小。因此，體現(xiàn)在開通損耗Eon上，前者虛線(50A/Rapid1)為Eon=430uJ，降為實線(40A/SBD)的Eon=250uJ，占比為58%，即Eon降幅約40%。

圖2：雙脈沖仿真開關特性波形(650V/50A/Rapid1)

圖3：雙脈沖仿真開通波形對比(Rapid1/50A VS SiC/G6/SBD/40A)

圖4：雙脈沖仿真開通波形對比(不同電流規(guī)格二極管的對比)

為了進一步驗證二極管D1的影響，分別用兩種不同電流進行橫向?qū)Ρ?。由上述圖4的仿真結(jié)果可見：同為650V/SiC/G6/SBD二極管的Qrr本身很小，不同電流規(guī)格(40A和20A)，其Ic電流尖峰和開通損耗Eon都很接近。相對而言，50A和30A的650V/Rapid1的二極管，才能體現(xiàn)出一定的差異。

以上仿真是在門級電阻Rgon=23.1Ω、驅(qū)動電壓Vge=15V/0V和外部電感Lσ=30nH的條件下進行的，如果采用不同門級電阻Rgon=18Ω或35Ω、Vge=15V/-8V和不同外部電感(如Lσ=15nH)時，從Rapid1/50A到SiC/G6/SBD/40A，IGBT開通損耗Eon的變化趨勢又將如何呢？

圖5：門級電阻Rgon為18Ω和35Ω時，SiC/G6/SBD/40A對Eon的影響

圖6：外部電感Lσ=15nH時，SiC/G6/SBD/40A對Eon的影響

圖7：在門級電壓Vge=15V/-8V時，SiC/G6/SBD/40A對Eon的影響

由上述幾組仿真結(jié)果來看，在一定門級電阻Rgon范圍，一定外部電感條件Lσ，以及不同門級電壓Vge時，均可以看到650V/40A/SiC/SBD二極管，給IGBT開通帶來約50%左右的Eon損耗降低。

文章最后，我們再討論一個問題：選擇Vge=15V/0V與Vge=15V/-8V，對650V/50A/S5的TO247-4pin的單管的開關損耗Eon/Eoff有影響嗎？

圖8：不同Vge電壓對650V/S5/50A+Rapid1/50A開關特性的影響

圖9：不同Vge電壓對650V/S5/50A+SiC/G6/SBD/40A開關特性的影響

在圖8和圖9中，虛線表示Vge=15V/0V，而實線表示Vge=15V/-8V；粗略來看，對Eon的影響可以忽略，而對Vge的負壓，可以減少Eoff差不多有50%（以Vce尖峰作為代價）。仿真雖然無法定量，至少可以定性地提醒大家，在設計與實測的時候，不要隨意忽視Vge對開關特性的影響，尤其是快速型的IGBT。

期望上述的仿真分析，對大家深入理解650V混合SiC的開關特性有所幫助。

　　審核編輯：湯梓紅

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用于AC/DC變換器應用的新型650V GaNFast半橋IC(氮化鎵)

2023-06-19 07:57:31

碳化硅SiC技術導入應用的最大痛點

更進一步。其中UF系列的最新產(chǎn)品在1200V和650V器件上的導通電阻達到了同類產(chǎn)品最低，分別小于9毫歐和7毫歐。這些器件具有低損耗體二極管效應以及固有的抗過電壓和短路的能力，與Si-MOSFET或

2023-02-27 14:28:47

碳化硅如何改進開關電源轉(zhuǎn)換器設計？

　　在設計功率轉(zhuǎn)換器時，碳化硅（SiC）等寬帶隙（WBG）技術現(xiàn)在是組件選擇過程中的現(xiàn)實選擇?！　≡谠O計功率轉(zhuǎn)換器時，碳化硅（SiC）等寬帶隙（WBG）技術現(xiàn)在是組件選擇過程中的現(xiàn)實選擇。650V

2023-02-23 17:11:32

設計基于SiC-MOSFET的6.6kW雙向EV車載充電器

。這對于優(yōu)化CLLC轉(zhuǎn)換器的效率非常重要，尤其是在高頻下。直流母線最大電壓為425V，電池為450V?？紤]到降額可靠性要求，在OBC應用中最好使用650V SiC MOSFET。為了提供6.6kW

2019-10-25 10:02:58

軟特性650V IGBT降低電磁干擾和電壓尖峰的優(yōu)化器件

母線電路需設計極小寄生電感。因此，可選用具備軟開關特性的專用IGBT，例如全新的650V IGBT4。如圖2所示， 600V IGBT3（快速）和650V IGBT4（軟度）在開關性能方面差別明顯，采用

2018-12-07 10:16:11

面向硬開關和軟開關應用并具備耐用體二極管的新一代650V超結(jié)器件

摘要新一代CoolMOS? 650V CFD2技術為具備高性能體二極管的高壓功率MOSFET樹立了行業(yè)新桿標。該晶體管將650V的擊穿電壓、超低通態(tài)電阻、低容性損耗特性與改進反向恢復過程中的體二極管

2018-12-03 13:43:55

LND12N65 650V超級MOS管

LND12N65 n溝道650V 12A功率mosfet管特征 ■ 低RDS(on) ■ 低柵極電荷（ (typ. Qg = 41.9 nC

2021-11-22 10:44:13

svf7n65f場效應管7a 650v mos管封裝TO-220F-svf7n65f參數(shù)

svf7n65f場效應管7a 650v mos管特點■ 7A,650V,RDs(on)(典型值)=1.1Ω @Vcs=10V■ 低柵極電荷量■ 低反向傳輸電容■ 開關速度快■ 提升了dv/dt能力驪

2022-03-30 15:41:09

SVF10N65F 650v 10a大功率mos管-svf10n65f電路圖

SVF10N65F 650v 10a大功率mos管特征■ 10A,650V,RDs(on)(典型值)=0.8Ω @Vcs=10V■ 開關速度快■ 低柵極電荷量■ 低反向傳輸電容■ 提升

2022-03-30 15:52:04

英飛推出全新650V 高性能功率MOSFET系列

英飛凌科技股份公司近日推出全新的650V CoolMOS C6/E6高性能功率MOSFET系列。該產(chǎn)品系列將現(xiàn)代超級結(jié)（SJ）器件的優(yōu)勢（如低導通電阻和低容性開關損耗）與輕松控制的開關行為、及

2010-07-05 08:48:26

1670

英飛凌創(chuàng)新型650V CoolMOS CFD2高壓晶體管

英飛凌目前正推出另一項重要的創(chuàng)新型高壓CoolMOS MOSFET。這種全新的650V CoolMOS CFD2是全球首款具備650V漏源電壓并集成快速體二極管的高壓晶體管。

2011-02-16 09:11:17

1845

英飛凌發(fā)布面向電動汽車和混合動力汽車高速開關應用的最高效650V IGBT系列

2015年3月2日，德國慕尼黑——英飛凌科技股份公司（FSE： IFX / OTCQX： IFNNY）發(fā)布了能夠讓應用于汽車中的高速開關實現(xiàn)最高效率的高堅固性650V IGBT系列。

2015-03-04 10:00:29

1443

G2S06504A 650V 4A 碳化硅肖特基功率二極管

?正溫度系數(shù)，易于并聯(lián)使用?不受溫度影響的開關特性?最高工作溫度175℃?零反向恢復電流? 零正向恢復電壓 650V 4A 碳化硅肖特基功率二極管兼容 C3D04060A C3D04065A

2016-06-06 15:09:14

G2S06505C 650V 5A 碳化硅肖特基功率二極管

G2S06505C 650V 5A 碳化硅肖特基功率二極管兼容C3D03065E C3D04065E 650V/5A碳化硅肖特基功率二極管產(chǎn)品特性 ? 正溫度系數(shù)，易于并聯(lián)使用 ?不受溫度影響的開關特性 ? 最高工作溫度175℃?零反向恢復電流? 零正向恢復電壓

2016-06-17 15:42:45

G2S06530A 650V 30A 碳化硅肖特基功率二極管

G2S06530A 650V 30A 碳化硅肖特基功率二極管正溫度系數(shù)，易于并聯(lián)使用? 不受溫度影響的開關特性? 最高工作溫度175℃ ?零反向恢復電流? 零正向恢復電壓

2016-06-23 17:56:19

ST的650V IGBT可大幅提升20kHz功率轉(zhuǎn)換應用的能效

意法半導體推出新款M系列650V IGBT，為電源設計人員提供一個更快捷經(jīng)濟的能效解決方案,新款M系列650V IGBT，為電源設計人員提供一個更快捷經(jīng)濟的能效解決方案，適用于暖通空調(diào)系統(tǒng)（HVAC

2016-11-02 17:19:43

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UnitedSiC在650V產(chǎn)品系列中新增7個SiC FET

碳化硅（SiC）功率半導體制造商UnitedSiC/美商聯(lián)合碳化硅股份有限公司宣布，已經(jīng)為UJ3C（通用型）和UF3C（硬開關型）系列650V SiC FET新增加了7種新的TO220-3L和D2PAK-3L器件/封裝組合產(chǎn)品。

2019-05-08 09:04:02

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英飛凌推出650V SiC MOSFET，低壓SiC市場競爭激烈

英飛凌宣布推出650V SiC MOSFET，標志著公司進一步增強了在低壓SiC領域的布局，650V CoolSiC MOSFET系列。

2020-05-09 15:07:50

4267

華潤微電子正式發(fā)布1200V 和650V 工業(yè)級SiC肖特基二極管功率器件

2020年7月4日華潤微電子（CR MICRO）正式向市場投入1200V 和650V 工業(yè)級SiC肖特基二極管功率器件產(chǎn)品系列，與此同時宣布國內(nèi)首條6英寸商用SiC晶圓生產(chǎn)線正式量產(chǎn)。華潤微電子

2020-07-04 22:28:50

7770

簡述仿真看世界之650V混合SiC單管的開關特性

前言背景：英飛凌最近推出了系列650V混合SiC單管(TO247-3pin和TO-247-4pin)。用最新的650V/SiC/G6/SBD續(xù)流二極管，取代了傳統(tǒng)Si的Rapid1快速續(xù)流二極管

2021-03-26 16:40:20

2346

650V 60mΩ SiC MOSFET高溫性能測試對比

650V 60mΩ SiC MOSFET主要應用市場包括光伏和儲能、驅(qū)動、電動汽車及充電樁、UPS、電源等。據(jù)HIS報告，電動汽車充電市場的增長將非常強勁，高達59%。

2022-08-02 15:06:55

614

Wolfspeed擴展AEC-Q101車規(guī)級SiC MOSFET推出650V E3M系列產(chǎn)品

Wolfspeed 新款車規(guī)級 E-系列（E3M）650V、60 mΩ MOSFET 系列幫助設計人員滿足 EV 車載充電機應用。采用 Wolfspeed 第三代 SiC MOSFET 技術

2022-11-07 09:59:21

917

650V 快速恢復 SuperFET? II MOSFET 在諧振拓撲中實現(xiàn)高系統(tǒng)效率和可靠性

650V 快速恢復 SuperFET? II MOSFET 在諧振拓撲中實現(xiàn)高系統(tǒng)效率和可靠性

2022-11-14 21:08:36

650V耐壓IGBT RGTV/RGW系列介紹

ROHM最近新推出650V耐壓IGBT“RGTV系列（短路耐受能力保持型）”和“RGW系列（高速開關型）”共21種機型，該系列產(chǎn)品同時實現(xiàn)了業(yè)界頂級的低傳導損耗和高速開關特性，并大大減少了開關時的過沖。

2023-02-09 10:19:25

723

SiC碳化硅二極管、SiC碳化硅肖特基勢壘二極管常用規(guī)格介紹

SiC碳化硅二極管起步電壓為650V，電流6A到10A，主要用于UPS、快充、微逆、電源、電動工具、消費類產(chǎn)品、工控。碳化硅二極管料號為：KN3D06065F（650V碳化硅二極管，電流6A，貼片

2023-02-21 10:12:24

1680

Nexperia | 用于汽車和工業(yè)的650V超快恢復整流管

Nexperia | 用于汽車和工業(yè)的650V超快恢復整流管

2023-05-24 12:16:57

300

開關電源設計優(yōu)質(zhì)選擇 Vishay威世科技第三代650V SiC二極管

Vishay 新型第三代 650V?SiC 二極管器件采用 MPS 結(jié)構設計額定電流 4 A~ 40 A 正向壓降、電容電荷和反向漏電流低 Vishay? 推出17款新型第三代 650V 碳化硅

2023-05-26 03:05:02

358

未來智能城市的動力引擎：潤新微電子的650V GaN功率晶體管（FET）

功率晶體管與標準門極驅(qū)動器兼容，方便集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中。優(yōu)秀的性能：具備出色的功率損耗特性，顯著降低能量損失，提高系統(tǒng)效率。無需自由輪二極管：由于650V GaN功率晶體管的特性，無需額外添加自由輪二極管，簡化了系統(tǒng)設計。低開關損耗：采用先進的GaN技術，650V GaN功率晶體管具有較低

2023-06-12 16:38:34

688

AMEYA360：羅姆 Semiconductor GNP1 EcoGaN? 650V E模式GaN FET

保護和出色的散熱性能，方便安裝。應用包括高開關頻率和高密度轉(zhuǎn)換器。文章來源：http://www.ameya360.com/hangye/109156.html 特性》650V E模式GaN FET

2023-06-19 15:09:18

273

新品 | 采用650V逆導型R6系列IGBT3千瓦半橋感應加熱評估板

新品EVAL-IHW65R62EDS06J這塊感應加熱半橋評估板采用新一代650V逆導型R6系列IGBT和SOI技術的EiceDRIVERIGBT驅(qū)動器，產(chǎn)品針對100kHz的諧振開關應用感應

2022-03-01 09:32:40

558

探究快速開關應用中SiC MOSFET體二極管的關斷特性

二極管的雙極電荷影響較小。本文探討了SiC MOSFET的獨有特性以及影響體二極管關斷特性的多個影響因素，并且闡明了快速開關應用中SiC MOSFET的反向恢復損耗概

2023-01-04 10:02:07

1113

探究快速開關應用中SiC MOSFET體二極管的關斷特性

探究快速開關應用中SiC MOSFET體二極管的關斷特性

2023-01-12 14:33:03

991

為快充而生的650V/4A & 650V/6A SiC二極管

圳市森國科科技股份有限公司日前發(fā)布了第五代Thinned MPS SiC二極管KS04065（650V/4A）、KS06065（650V/6A）

2023-07-12 17:06:27

521

東芝推出第3代650V SiC肖特基勢壘二極管，助力提高工業(yè)設備效率

）—— “ TRSxxx65H 系列” 。首批12款產(chǎn)品（均為650V）中有7款產(chǎn)品采用TO-220-2L封裝，其余5款采用DFN8×8封裝，于今日開始支持批量出貨。新產(chǎn)品在第3代SiC SBD芯片中使用了一種

2023-07-13 17:40:02

184

淺析24W開關電源芯片U6773D內(nèi)置5A 650V MOS

開關電源芯片U6773D內(nèi)置5A 650V 的MOS，支持準諧振降壓型LED恒流、恒壓輸出應用，僅需將SEL管腳短接到GND管腳即可。

2023-07-18 15:48:01

612

SIC977X系列高功率因素非隔離智能降電流去COMP/VDD

Ω? ? 650V? ?? ? SOP7? ?? ?? ?? ?? ? SIC9773? ?? ?0.9? ?? ?? ?4.5Ω? ? 650V? ?? ? SOP7/DIP7

2023-08-24 09:53:37

264

SLP12N65C美浦森高壓MOSFET 650V 12A

電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《SLP12N65C美浦森高壓MOSFET 650V 12A.pdf》資料免費下載

2022-04-29 14:06:57

SLP10N65C美浦森高壓MOSFET 650V 12A

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2022-04-29 14:12:25

SLP8N65C美浦森高壓MOSFET 650V 7.5A

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2022-04-29 14:30:15

SLP5N65C美浦森高壓MOSFET 650V 4.5A

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2022-04-29 14:33:49

SVSP11N65DD2 11A,650V士蘭微超結(jié)MOS-士蘭微mos管規(guī)格書

供應SVSP11N65DD211A,650V士蘭微超結(jié)MOS，提供SVSP11N65DD211A,650V士蘭微超結(jié)MOS關鍵參數(shù)，更多產(chǎn)品手冊、應用料資請向士蘭微mos代理驪微電子申請。>>

2022-11-02 15:17:06

瑞能650V IGBT的結(jié)構解析

IGBT 作為一種功率半導體器件，廣泛應用于工業(yè)節(jié)能、電動汽車和新能源裝備等領域。IGBT 具有節(jié)能、安裝方便、維護方便、散熱穩(wěn)定等特點，是能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)暮诵难b置。瑞能的650V IGBT產(chǎn)品在電性能和可靠性等方面具備諸多優(yōu)勢，在行業(yè)內(nèi)也處于領先地位。

2023-12-26 13:31:35

275

瞻芯電子推出第二代650V車規(guī)級TO263-7封裝助力高效高密應用

近日，瞻芯電子采用TO263-7封裝的第二代SiC MOSFET中650V 40mΩ產(chǎn)品IV2Q06040D7Z通過了嚴苛的車規(guī)級可靠性認證，該產(chǎn)品采用TO263-7貼片封裝，具有體積較小，安裝簡便，損耗更低的特點。

2024-01-16 10:16:24

770

瞻芯電子開發(fā)的3款第二代650V SiC MOSFET通過了車規(guī)級可靠性認證

3月8日，瞻芯電子開發(fā)的3款第二代650V SiC MOSFET產(chǎn)品通過了嚴格的車規(guī)級可靠性認證（AEC-Q101 Qualified）。

2024-03-11 09:24:38

286

瞻芯電子第二代650V SiC MOSFET產(chǎn)品通過車規(guī)級可靠性認證

近日，瞻芯電子宣布其研發(fā)的三款第二代650V SiC MOSFET產(chǎn)品成功通過了嚴格的AEC-Q101車規(guī)級可靠性認證，這一里程碑式的成就標志著瞻芯電子在功率電子領域的持續(xù)創(chuàng)新與技術突破。

2024-03-12 11:04:24

260

瞻芯電子推出三款第二代650V SiC MOSFET產(chǎn)品

瞻芯電子近日宣布成功推出三款第二代650V SiC MOSFET產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不僅通過了嚴格的車規(guī)級可靠性認證（AEC-Q101 Qualified），還具備業(yè)界領先的低損耗水平。這些新型MOSFET的推出，標志著瞻芯電子在半導體技術領域的又一重要突破。

2024-03-13 09:24:13

279

介紹一款用于光伏儲能充電樁的50A 650V TO-247封裝IGBT單管

本次推出的產(chǎn)品主要為50A 650V TO-247封裝IGBT單管；

2024-03-15 14:26:07

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650V混合SiC單管的開關特性

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