SiC-MOSFET体二极管的特性分析

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如下图所示,MOSFET(包括SiC-MOSFET)在漏极和源极之间具有一个体二极管。体二极管由源极和漏极之间的pn结构组成,也被称为“寄生二极管”或“内部二极管”。对于MOSFET而言,体二极管的性能是其中一个重要参数,在实际应用中起着至关重要的作用。
 
SiC-MOSFET体二极管的正向特性如下图所示。在SiC-MOSFET中,当向漏极施加负电压时,以源极为基准,体二极管处于正向偏置状态。绿色曲线表示Vgs=0V时的特性,即MOSFET处于关断状态,没有通道电流,因此该条件下的Vd-Id特性可以看作是体二极管的Vf-If特性。正如“何谓碳化硅”中提到的,SiC具有更宽的带隙,因此其体二极管的Vf比Si-MOSFET大得多。
 
当栅极和源极之间施加18V电压,并满足SiC-MOSFET的导通条件时,电流主要通过电阻较小的通道部分(而非体二极管部分)。为了更好地从结构角度理解各种状态,下图展示了MOSFET的截面结构。

 

SiC-MOSFET体二极管的反向恢复特性

MOSFET体二极管还有另一个重要特性,即反向恢复时间(trr)。trr是与二极管开关特性相关的重要参数,在SiC肖特基势垒二极管一文中也有提到。显然,MOSFET的体二极管是具有pn结构的二极管,因此存在着反向恢复现象,其特性可以通过反向恢复时间(trr)来观察。下面是耐压为1000V的Si-MOSFET和SiC-MOSFET SCT2080KE的trr特性进行比较。
 
如图所示,示例中的Si-MOSFET的trr较慢,伴随着较大的Irr电流。而SiC-MOSFET SCT2080KE的体二极管速度非常快。trr和Irr均几乎可以忽略不计,恢复损耗Err已经大幅降低。

关键词:罗姆二极管

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