日本三菱电子公司研发出碳化硅（SiC）MOSFET新结构，在因短路而出现过流时，不再需要高速保护电路来阻断电压，更好满足高能效、小尺寸等领域应用需求。
需求背景半导体功率器件是功率电子设备的重要组成部分，广泛用于家用电器、工业机械和轨道交通等众多领域。功率电子设备中的短路能够在半导体功率器件中引起非常大的过流，进来带来损害或引发器件失效。因此，多余的电流必须尽快中断。由于SiCMOSFET的电阻低于硅器件，任何过流通常变得很大，导致短路时间减少（短路时间指器件所能经受的过流时间长度）。
为了保护SiCMOSFET不受损害，过流必须比硅器件以更快的速度终止，这通常需要在器件中包括特殊的保护电路。另一种方式是在短路时间和导通电阻间进行折中。一个长的短路时间需要高的导通电阻和大的芯片尺寸。对在这种折中寻求改进一直以来存在巨大需求。
技术突破在传统MOSFET中，源极区域通常是单区域。但三菱电子在源极引入了额外区域来控制SiCMOSFET的源极串联电阻，如下图所示。采用这种结构减少了由短路引起的过流的发生概率。
图1SiCMOSFET新结构
结果测试在检测到过流时，三菱电子新研发的器件并不需要高速保护电路来阻断电压，且短路时间超过8us。新的SiC功率器件的结构通过增加电阻减少了短路电流，该增加的电阻来源于短路所引起的气温升高，同时使导通电阻保持在正常工作温度下的低值。因此，在硅功率器件常规短路时间的基础上，室温下SiCMOSFET的导通电阻与常规硅功率半导体器件相比减少了60%，与常规SiCMOSFET器件相比减少了40%，同时功耗减少了超过20%，如下图所示。
图2测试结果对比
意义该技术进展可以改进短路时间和导通电阻间的折中，采用新结构的SiCMOSFET能够同时提供高可靠性、高能效和小尺寸。由于长短路时间避免对了特殊保护电路的需求，简化的电路设计允许该SiCMOSFET用于多种电压。同样，已有保护硅功率器件不受短路损害的电路技术能够因此用于SiCMOSFET，而不需做出任何修改。三菱公司表示这保证了使用SiCMOSFET功率电子设备的保护性功能的容易实施。
下一步工作该公司表示研发团队将进一步优化新器件，目标是使其在年实现商业化。
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本文编辑：佚名
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