为什么SiC器件还没能取代IGBT？

IGBT

碳化硅（SiC）器件生产工艺和技术已经日趋成熟，目前市场推广最大的障碍是成本。包括研发和生产成本以及应用中碳化硅器件代换IGBT后整个电路中的驱动电容电阻的成本。除非生产商主推，而且的确能降低成本提高性能。毕竟采用新东西会付出很大代价的。受制于制造成本和产品良率影响，目前阻碍SiC产品大规模进入市场的主要原因是价格昂贵，一般是同类Si产品的10倍左右。虽然说未来随着技术改进和成本下降，碳化硅（SiC）器件取代IGBT是必然，碳化硅（SiC）器件性能上可能是很厉害，但真能成为大势不光要性能上，还要成本上，可靠性上多重保证才行。

碳化硅器件的应用优势明显

高效、高可靠性：SiC BJT产品可实现较高的效率、电流密度和可靠性，并且能够顺利地进行高温工作。此外，SiC BJT有优良的温度稳定性，在高温工作的特性跟常温时没有差别。SiC BJT其实具备了所有IGBT的优点并同时解决了所有使用IGBT设计上的瓶颈。由于IGBT是电压驱动，而SiC BJT 是电流驱动，设计工程师要用SiC BJT取代IGBT，开始时可能会不习惯，但是器件供应商一般都会提供参考设计，以帮助工程师设计驱动线路。将来这方面的专用驱动芯片推出后，使用SiC BJT就会更简化。

损耗低，可降低成本

SiC BJT的Vce降低了47%，Eon降低了60%，Eoff降低了67%。SiC BJT可提供市场上最低的传导损耗，室温时，每平方厘米Ron小于2.2毫欧姆。SiC BJT可提供最小的总损耗，包括驱动器损耗。SiC BJT是有史以来最高效的1200V 功率转换开关，SiC BJT实现了更高的开关频率，其传导和开关损耗较IGBT低(30-50%)，从而能够在相同尺寸的系统中实现高达40%的输出功率提升。2KW从400V到800V的升压电路，用硅IGBT实现时只能实现25KHz开关频率，而且需要用到5个薄膜电容，而用SiC BJT实现时，不仅开关频率可做到72KHz，而且只需要用到2个薄膜电容，散热器尺寸、电感尺寸都降低三分之一，亦即可用更小的电感，从而大大节省系统总BOM成本。

提高电源的开关频率，实现高频化

传统IGBT最大缺点是开关速度慢，工作频率低，它在关断时有个电流尾巴会造成很高的关断损耗。SiC BJT开关速度快又没有IGBT关断是电流尾巴，所以开关损耗很低。在相同额定耐压情况下，SiC BJT的导通内阻也比IGBT的VCE(sat) 来得低，这可以减少传导损耗。SiC BJT最佳的应用场合是大于3000W功率的电源设计，这类电源很多是用IGBT来做开关器件，以达到成本及效率上的最佳化。

设计工程师如果用SiC BJT来取代IGBT，是可以很容易把电源开关频率大幅提升，从而缩小产品的体积以并提升转换效率。由于频率的提升，在设计上也可以减少周边电路所需的电感，电容的数目，有助于节省成本。

另一方面，SiC BJT的开关速度很快，可在<20nS内完成开关动作，这样的速度甚至比MOSFET还快，所以它也是可以用来取代MOSFET的。跟双极型IGBT器件比较，SiC BJT具有更低的导通内阻，能进一步降低传导损耗。SiC BJT的高温度稳定性，低漏电，都超越了IGBT及MOSFET。此外，它的内阻呈正温度系数变化，很容易并联起来使用以作大功率的电源设计。

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