【導讀】IGBT分立器件一般由IGBT和續流二極管（FWD）構成，續流二極管按材料可分為矽材料和碳化矽材料，按照器件結構可分為PIN二極管和肖特基勢壘二極管（SBD）。材料與結構兩兩組合就形成了4種結果：矽PIN二極管
、碳化矽 PIN二極管
、矽肖特基二極管
、碳化矽肖特基二極管。在本篇文章中我們將重點闡述碳化矽肖特基二極管作為續流二極管的混合碳化矽分立器件（後文簡稱為混管）的特性與優點。

目前市麵上主流的IGBT產品其續流二極管為快恢複二極管（FRD）
，是上文提到的矽PIN二極管的一種，因此混管使用的碳化矽SBD與矽FRD在材料和結構上都有所不同，在此分別對其進行比較。在相同的結構中
，碳化矽材料的耐壓特性表現要遠遠強於矽材料；相同的材料下，快恢複二極管FRD可以比肖特基勢壘二極管SBD承受更高的電壓。因此在耐壓特性表現上可以得出碳化矽FRD＞碳化矽SBD＞矽FRD＞矽SBD，而由於碳化矽SBD的耐壓能力可以輕鬆達到1200V以上，基本可以滿足大部分市場需求
，所以碳化矽FRD並不常見。下圖為相同IGBT分別搭配矽FRD與碳化矽SBD的雙脈衝測試示意圖，以及在不同電壓下的開通關斷過程中的器件損耗數據對比。

圖1 雙脈衝測試示意圖

圖2 V_DC=600V，T_j=25℃ 動態數據

圖3 V_DC=800V，T_j=25℃ 動態數據

從表中數據可以看出，相同的電壓等級下，混管的關斷損耗與傳統IGBT相差不大，但開通損耗要比傳統IGBT小30%~40%。同時當V_DC從600V 增加到800V時
，傳統IGBT的總損耗增大了50%，而混管的總損耗隻增大了25%。

混管的SBD內部結構中載流子多子為電子，矽FRD內部結構中載流子為電子和空穴，因此相比於矽FRD，碳化矽SBD的關斷速度更快，且幾乎沒有反向恢複與正向恢複現象。而評估矽FRD的關鍵參數就是反向恢複電荷Q_rr和反向恢複時間T_rr。Q_rr越大，T_rr越大
，產生的損耗也就越大，矽FRD的Q_rr和T_rr都會隨著溫度升高而增大，也意味著反向恢複行為變差。下圖是高結溫下的混管與傳統IGBT在開通關斷過程中的器件損耗數據情況。

圖4 VDC=800V
，Tj=100℃ 動態數據

將高溫下數據與前文常溫下數據進行對比可以看出，當產品的工作溫度上升
，不論是矽FRD還是碳化矽SBD都dou會hui有you開kai關guan損sun耗hao上shang升sheng的de現xian象xiang。但dan分fen開kai看kan開kai通tong損sun耗hao和he關guan斷duan損sun耗hao時shi
，兩liang種zhong產chan品pin的de關guan斷duan損sun耗hao隨sui溫wen度du上shang升sheng增zeng加jia的de幅fu度du是shi接jie近jin的de，而er開kai通tong損sun耗hao隨sui溫wen度du變bian化hua的de差cha異yi卻que十shi分fen明ming顯xian，混hun管guan的de增zeng加jia幅fu度du不bu到dao10%，傳統IGBT的開通損耗隨溫度上升增加了35%左右。

綜上所述，在強調低開關損耗
、高結溫的場合下

，混管比傳統IGBTyouzhegengchusedebiaoxian。yinci
，dangninzaijinxingxiangguanfanganshejishi，weijinyibujianxiaoqijiandekaiguansunhao，jianyixuanzejibenbandaotihunhetanhuaguifenliqijian，chanpinliebiaoruxia：

來源：基本半導體

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