然而，650V SiC MOSFET 具有优异的性能，其 RDS(ON)*Qg 品质因数极具竞争力，且反向恢复负载极低。这使得 SiC 成为 硬开关，例如图腾柱功率因数校正 (TPPFC) 或同步升压电路。一些工程师认为 SiC 不适用于高频应用，而应使用 GaN 来实现快速开关。然而，近期的技术进步缩小了 SiC 芯片的面积，进一步提升了其在高频（>100 kHz）应用中的适用性。因此，SiC 器件目前已成功应用于 100 kHz TPPFC 和 软开关 。此外，诸如沟槽和级联 SiC MOSFET 等新兴技术将进一步提升其高频性能。最后，还有一些工程师认为，鉴于 SiC 在电动汽车牵引逆变器领域的成功应用，它仍然是一种小众技术。然而，几乎所有行业对更高功率密度和高效运行的需求意味着 SiC 的优势也可以惠及各种不太复杂的设计，例如电动汽车车载充电器 (OBC)、光伏 (PV) 太阳能组件和可再生能源应用，以及云计算。
图 1：SiC 晶片的图像
器件选择与操作：
许多设计人员使用负关断栅极电压来防止SiC器件因开关瞬态而“抖动”或意外重新导通，但这并非硬性要求。许多成功的SiC设计并没有采用负栅极电压。然而，与所有设计一样，应遵循良好的设计实践，例如采用紧凑型设计以最大程度地减少寄生效应。此外，栅极驱动器必须能够提供足够的电流以确保器件完全关断。在少数应用中，例如TPPFC，结隔离式栅极驱动器可能适用。但是，需要注意的是，电气隔离式栅极驱动器具有更高的抗噪声能力，并且能够更好地处理来自开关节点的dv/dt瞬态，从而防止误触发。由于SiC MOSFET的开关速度快，并且栅极电荷(Qg)低于同等硅器件，因此即使在并非严格要求的情况下，电气隔离式栅极驱动器也能提供更稳健的设计。许多现代SiC驱动器都提供诸如负栅极驱动、DESAT、OCP、OTP和其他保护等实用功能。选择合适的栅极驱动器，控制 SiC 器件的难度就和控制硅 MOSFET 一样。
碳化硅的经济性、生态系统和供应链：
人们普遍误解碳化硅解决方案价格昂贵。与硅MOSFET相比，碳化硅器件的价格确实略高；然而，我们以一个典型的30kW硅基功率解决方案为例。其中，总成本的90%在于电感器和电容器（分别占60%和30%），而半导体器件仅占总物料清单（BOM）成本的10%。假设用碳化硅开关取代硅MOSFET，电容和电感将减少75%，显著降低成本（和尺寸），足以抵消开关元件成本的增加。此外，硅器件的效率低于碳化硅器件，因此需要昂贵且体积庞大的散热解决方案。因此，碳化硅解决方案的总物料清单成本低于同等硅基解决方案。
碳化硅的经济性、生态系统和供应链：
人们普遍误解碳化硅解决方案价格昂贵。与硅MOSFET相比，碳化硅器件的价格确实略高；然而，我们不妨考虑一个典型的30kW硅基解决方案。其中，总成本的90%都集中在电感器和电容器上（分别占60%和30%），而半导体器件仅占总物料清单（BOM）的10%。假设将硅MOSFET替换为碳化硅开关，电容和电感将减少75%，显著降低成本（和尺寸），足以抵消开关元件成本的增加。此外，硅器件的效率低于碳化硅器件，因此需要昂贵且体积庞大的散热解决方案。最终，碳化硅解决方案的总物料清单成本低于同等硅基解决方案。
随着碳化硅（SiC）技术的日益普及，其生态系统正在快速发展。目前，市面上已有种类繁多的SiC器件及相关栅极驱动器，并提供多种封装类型以满足不同的应用需求。随着制造商通过应用工程团队、参考设计、应用笔记、仿真模型和工具等方式不断加强支持，整个行业的SiC知识库也在不断扩展。近期，部分行业的元器件供应（不仅限于SiC）面临挑战。然而，在近期收购GTAT之后，安森美半导体（onsemi）的供应链实力显著增强。安森美半导体是唯一一家拥有端到端SiC供应能力的大型供应商，其业务涵盖 SiC晶锭、衬底、外延生长、器件制造、一流的集成模块以及分立封装解决方案。为了支持未来几年SiC的预期增长，安森美半导体计划将其器件和模块的产能提高五倍，到2023年，所有生产基地的产能将翻一番。此外，安森美半导体计划在2024年再次实现产能翻番，并可根据需要进一步扩大产能。
图 2：安森美半导体的端到端供应链
高温高压耐受性：
宽禁带 (WBG) 半导体在 SiC MOSFET 中具有更强的抗雪崩耐受性，因为其热致载流子浓度远低于硅器件。虽然 SiC 器件的尺寸较小，导致其短路耐受时间比 IGBT 短，但使用合适的 SiC 栅极驱动器可以确保故障检测和器件关断具有充足的裕量，从而使其能够可靠地应用于严苛的应用环境中。许多电动汽车的电池电压正从 400 V 提升至 800 V 甚至 1000 V。在光伏 (PV) 太阳能系统中，输入电压也从 600 V 提升至 1500 V。为了满足对更高击穿电压器件的需求，安森美半导体 (Onsemi) 开发了一系列针对快速开关应用优化的 EliteSiC M1 1700 V 平面 MOSFET。除了这些 MOSFET 之外，该公司还推出了一系列 1700 V SiC 肖特基二极管。
图 3：EliteSiC M1 1700V 平面 MOSFET
结论
通过各种指标对硅和碳化硅器件进行分析后，可以清楚地看出，许多普遍存在的误解缺乏真正的依据，工程师在设计中选择和应用这种多功能技术时应该充满信心。.
