Традиционные трехступенчатые инверторы демонстрируют низкие потери при переключении, поскольку напряжение в выключенном состоянии на переключающих устройствах составляет половину напряжения сети. В сравнении с ними, двухступенчатые инверторы имеют меньшее количество переключающих модулей, что делает их проще, меньше и легче. Однако они требуют полупроводниковых устройств с более высоким напряжением пробоя, поскольку приложенное напряжение равно напряжению сети. Преодоление этой проблемы имеет важное значение, поскольку двухступенчатый инвертор на основе нового устройства обеспечивает работу на более высокой частоте и меньшие потери мощности, чем традиционный трехступенчатый инвертор на кремниевых (Si) IGBT-транзисторах.
Новый двухканальный SiC MOSFET-модуль (MG250YD2YMS3) имеет номинальное напряжение VDSS 2200 В и может выдерживать непрерывный ток стока (ID) 250 А, а в импульсном режиме (IDP) — 500 А. Изоляция (Visol) рассчитана на 4000 В среднеквадратичного значения, и устройство может работать при температуре канала (Tch) до 150 °C.
Он обеспечивает низкие потери проводимости с типичным напряжением сток-исток (VDS(on)sense) 0,7 В. Потери при переключении минимизированы, типичные потери при включении и выключении составляют 14 мДж и 11 мДж соответственно, что означает меньшие требования к теплоотводу и, как следствие, меньшие размеры инверторов.
В микросхеме MG250YD2YMS3 концентрация примесей и толщина дрейфового слоя были оптимизированы для поддержания того же отношения сопротивления в открытом состоянии (RDS(ON)) к напряжению пробоя, что и в существующих продуктах. Это также повышает устойчивость к космическим лучам, что является ключевым требованием для фотоэлектрических систем. Кроме того, встраивание диода Шоттки с паразитными PN-переходами, заблокированными между p-областями базы и n-дрейфовым слоем, обеспечивает надежность в условиях обратной проводимости.
Потери мощности при переключении в разработанном SiC-модуле значительно ниже, чем в эквивалентных кремниевых модулях. Например, новый SiC-модуль достигает частоты вдвое большей, чем обычный Si IGBT, и демонстрирует на 37% меньшие потери мощности при сравнении двухуровневого SiC-инвертора с трехуровневым Si-инвертором.
