典型SiC 模块参数及特性说明

今天讨论一下SiC 模块产品的参数情况。

一.150KVA SiC Power Stack参考设计说明

碳化硅模块可以给设计带来诸多好处，如下图，可以简单了解一下，

图1 SiC 模块给设计带来的优势

这种结构，可以在逆变器，储能，光伏，电动汽车等应用中发挥优势。

图2 典型SiC三相Power Stack结构说明

它具体采用了三个1200V耐压的半桥SiC模块，MSCSM120AM042CD3AG,驱动三个半桥的驱动器是Agile Switch 2ASC-12A1HP Gate Driver Core，峰值效率可达到98%，开关频率能高达20kHz，采用水冷的方式。

图3 150KVA Power Stack参数说明1

图4 150KVA Power Stack参数说明2

图5 150KVA Power Stack参数说明3

图6 可以进行优化和定制化的方面

除了现有设计之外，用户还可以进行诸如机械结构，支架安装，SiC模块和类型，冷却方式，电气参数设计，输出滤波器等方面进行改进和定制。

二.1700V SiC Power module参数说明

接下来，我们重点分析一下里面所使用的SiC模块的特性及参数。

图7 Phase Leg SiC Power Module产品类型

图8 SiC module和驱动单元

图9 Power Stack所用的SiC模块单元

Phase Leg所用的是1200V，495A的SiC模块，由图可知，内部的SiC mosfet并联了SiC diode，由上下两个SiC mosfet组成SiC半桥模块。

图10 SiC模块的外形及端子

这个SiC模块由11个端子组成，并且说明器件对ESD敏感，需要注意合适操作。

图11 SiC 模块的典型特性

由于内部的SiC mosfet并联了额外的SiC diode，其反向恢复和正向恢复特性都接近0，SiC diode的VF温度特性是正温度特性，后续我们也会用曲线说明。

在端子连接上，具有Kelvin发射极的连接，方便驱动回路减小寄生电感，氮化铝的基底，也可以改善散热性能。

图12 SiC 模块的优势及应用

由于SiC模块是隔离的封装，所以可以直接安装在散热片上。同时它具有稳定的温度特性，具有极低的热阻。

图13 极限电气参数

这个SiC模块是1200V的耐压，常温下具有495A的连续电流能力，高温85C下具有395A的连续电流能力，但是需要注意电源端子的电流能力限制。门极驱动电压是-10V到25V耐压，导通电阻为5.2mohm.

图14 电气参数1

对于典型电气特性来说，常温下典型导通电阻为4.2mohm，而高温175C结温下，典型导通电阻为6.7mohm,高温下的导通电阻大致是常温的1.6倍，可同时在图16上体现。同时，也可以看到门极驱动电压门限较低，最小值为1.8V即可导通。

图15 导通电阻随温度变化的变化

图16 内部SiC mosfet的寄生电容参数

从图16可知内部SiC mosfet的典型寄生电容参数，及对应的电荷参数。

图17 内部SiC mosfet典型开关delay时间参数

从图17上可知内部SiC mosfet的典型的开通delay和上升时间，及对应的关断delay和下降时间参数，内部的门极电阻为1ohm，其热特性优越，最大JC热阻为0.074C/W.

图18 内部的寄生diode的典型特性

内部SiC mosfet的寄生体二极管的正向电压较大，为4V,给定测试条件下，其反向恢复时间为90ns，反向恢复电流为81A，反向恢复电荷为3300nC。

图19 内部SiC diode典型特性

内部的并联SiC diode的特性较好，180A测试条件下，其正向电压为1.5V,高温下为2.1V,其特性为正温度系数（图20）。同时表格也给出了电容及电荷特性，可以看出，当施加反向电压较高时，寄生电容变小（图21）。同时也可以看出，SiC diode的热阻比SiC mosfet大一些。

图20 内部SiC diode的电压温度特性

由图21可知，反向电压增大时，SiC diode的电容变小。

图21 SiC diode的反向电压和电容关系

由图20可知，同一个工作电流下，高温下工作电压会变大，其属于正温度系数特性。

图22 典型热特性及隔离特性

任何端子之间的隔离电压为4000V以上,其结温限制为175C,在开关状态下，建议结温降低25C使用。

图23 SiC mosfet的导通电阻随温度和驱动电压变化

驱动电压影响导通电阻的关系如上图可见，在20V驱动电压相比18V驱动电压下阻抗更低，曲线的斜率代表导通电阻信息。

总结，Review SiC 模块参数，并简要介绍150KVA的三相SiC Power Stack特性。